郭 良 郭思聰

(1.杭州市蕭山區(qū)質(zhì)量計量監(jiān)測中心，杭州 311202；2.浙江大學(xué)， 杭州 310007)

0 引言

我國燃油加油機檢定按JJG 443—2006《燃油加油機》檢定規(guī)程要求，需對加油機內(nèi)流量測量變換器輸出的油溫tJ(由油槍口處油溫代替)和量器內(nèi)的油溫tB進行測量，然后根據(jù)7.6.1給出的公式得出tJ℃下給出的實際體積值。溫度測量準確與否，對加油機準確性的判斷非常重要。筆者在檢定過程中針對油溫的測量碰到了一些問題，在此和大家一起探討。

1 油溫測量在檢定過程中的問題

1.1 玻璃溫度計的測量位置對測量結(jié)果的影響

JJG 443—2006《燃油加油機》檢定規(guī)程中7.4.3.2輔助設(shè)備要求溫度計測量范圍-25～55℃，最小分度值0.2℃?，F(xiàn)在大多數(shù)計量檢定技術(shù)機構(gòu)在實際工作中使用廉價的全浸玻璃溫度計。玻璃溫度計在使用中必須與被測介質(zhì)達到熱平衡時方可讀數(shù)，要達到這個平衡，全浸玻璃溫度計需要較長的響應(yīng)時間并且全浸玻璃溫度計露出液注長度應(yīng)不大于15mm。當(dāng)測量油槍口處油溫tJ時，溫度計露出液注長度遠大于15mm，需要用公式修正。當(dāng)玻璃溫度計測量量器內(nèi)油溫時，須在溫度計上端系上耐油的繩子，再將溫度計浸至金屬量器中部，但計數(shù)時仍須將溫度計提至計量頸，測量結(jié)果往往是一個接近于計量頸與主體連接處的油溫值的一個值，不能準確反應(yīng)金屬量器中部的溫度。特別是在檢定汽油油品時，計量頸處因汽油汽化，使得計量頸處的油溫明顯低于金屬量器中部，對測量結(jié)果的影響更大。

1.2 玻璃溫度計響應(yīng)時間對測量結(jié)果的影響

油槍口處油溫tJ的測量。油槍口處油溫tJ替代的是流量測量變換器輸出的油溫。由于加油機軟管和地下管道內(nèi)的燃油易受環(huán)境溫度影響，所以油槍口處的油溫也是一個變化的量。并且，環(huán)境溫度與油罐內(nèi)油溫的溫差越大，兩次加油停頓時間越長，油槍口處的溫度變化也越大。由于玻璃溫度計響應(yīng)時間較長，以至于測量結(jié)果不能客觀反應(yīng)油槍口處油溫tJ。

2 解決措施

基于上述的兩個問題，筆者建議大家使用Pt100鉑電阻溫度傳感器。Pt100鉑電阻溫度傳感器是一種穩(wěn)定性和線性都較好的鉑絲熱電阻傳感器。Ptl00是利用鉑電阻的阻值具有正溫度系數(shù)并呈一定函數(shù)關(guān)系的特性來進行測溫，它把被測溫度的變化通過熱電阻阻值的變化實現(xiàn)，把電阻值轉(zhuǎn)化成電壓值來顯示。

筆者設(shè)計了一套油溫監(jiān)測系統(tǒng)，最小分度值0.1℃，測量范圍-30～60℃，由不銹鋼管保護，測量快速，準確方便。其系統(tǒng)信號傳輸流程如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)信號傳輸流程

其工作原理十分簡單，根據(jù)檢定規(guī)程7.6.1：

VBt=VB[1+βY(tJ-tB)+βB(tB-20)]

公式中的tJ、tB分別由Pt100傳感器模塊中的兩個Pt100溫度傳感器測量，兩個溫度傳感器分別固定于量器入口處和量器中心。通過采集模塊采集Pt100傳感器模塊輸出的tJ、tB兩個溫度信號，并對信號進行放大處理，再將采集的溫度信號通過通訊模塊傳給計算機，經(jīng)過計算機處理得出最后結(jié)果代入公式中，輸出VBt。

3 注意事項

3.1 給Pt100傳感器一個穩(wěn)定的電源

Pt100傳感器是通過電阻阻值的變化實現(xiàn)的，需要一個輸出穩(wěn)定的電源?？紤]到加油機檢定的實際情況，筆者采用鉛蓄電池作為電源，單獨為Pt100傳感器和采集模塊供電。鉛蓄電池在使用過程中電壓會慢慢降低，將勢必影響到傳感器輸出值。筆者在鉛蓄電池的輸出端加一個DC/DC模塊，經(jīng)過DC/DC模塊之后，再把電源輸出。DC/DC模塊內(nèi)含輸入欠壓閉鎖功能，當(dāng)電池輸出電壓低于模塊設(shè)定的最低值時，模塊會自動啟動閉鎖功能，系統(tǒng)報警。經(jīng)過DC/DC模塊之后的電源受鉛蓄電池電壓降低的影響較小。

3.2 剔除影響，取得穩(wěn)定值

Pt100所測得的值經(jīng)常是一個變化的量，怎么才能測得一個能相對客觀地反應(yīng)油溫的值呢？首先需確認一點，這個值需剔除開始階段那部分不穩(wěn)定溫度，測得一個穩(wěn)定值作為相對真值。穩(wěn)定溫度檢測的流程：啟動加油機，油溫監(jiān)測系統(tǒng)一并啟動，系統(tǒng)啟動一定時間后，溫度檢測模塊開始工作，以設(shè)定的間隔時間采集Pt100傳感器的信號；傳感器信號經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，由模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，然后傳送給計算機。計算機在接受到一定數(shù)量的相同溫度值后，認為此溫度即穩(wěn)定溫度。

3.3 軟件擬合，取得真值

Pt100傳感器的測得值由于電橋電壓、儀表放大器和AD轉(zhuǎn)換器非線性等帶來誤差，使得PtlO0型傳感器的線性度較差，加之筆者設(shè)計的這個系統(tǒng)有兩個Pt100傳感器，而規(guī)程公式中tJ與tB之差對最后的結(jié)果有很大的影響。所以需對Ptl00溫度傳感器的測得值進行線性化擬合。我們采用的傳感器零點矯正方法為軟件阻值補償法。阻值補償法如圖2所示。

圖2 軟件阻值補償法

曲線Y2為根據(jù)Pt100溫度阻值對照表通過描點并擬合得到的曲線，曲線Y1為第一個傳感器經(jīng)過測試后的溫度阻值曲線，同樣Y3為第二個傳感器的溫度阻值曲線。以溫度T0為例，在這一溫度上，Y1對應(yīng)的阻值為R1，Y3對應(yīng)的阻值為R3，通過補償將Y1和Y3在T0溫度上的阻值都整合到Y(jié)2上，補償值分別為a和β，經(jīng)過每一個測試點的補償?shù)玫絻蓚€數(shù)組{a}和{β}。這就是傳感器的軟件補償過程，經(jīng)過補償后兩個傳感器就都矯正到零點，可視為同一個標準的傳感器使用。

4 結(jié)束語

油溫監(jiān)測系統(tǒng)使得對溫度數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)測趨于自動化、智能化，溫度采集系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性得到提高。同時，溫度數(shù)據(jù)可以直接輸入計算機的原始數(shù)據(jù)庫，并通過打印機直接打印輸出。這種溫度采集監(jiān)測方式是溫度監(jiān)測的一種必然趨勢。

[1] JJG 443—2006燃油加油機.中國計量出版社，2006

[2] JJG 130—2004工作用玻璃液體溫度計檢定規(guī)程.中國計量出版社，2004

[3] 王金良.鉑熱電阻線性化電路的研究.計量技術(shù)，1990(3)

[4] 溫曉清,等 .自校式鉑電阻數(shù)字測溫儀可靠性的實施.計量技術(shù)，2008(5)