梅現(xiàn)均

(國防科技工業(yè)5012二級(jí)計(jì)量站，重慶400023)

1 數(shù)字式多路測(cè)溫儀的特點(diǎn)

在溫度測(cè)量領(lǐng)域，用數(shù)字式多路測(cè)溫儀替代數(shù)字多用表作為電測(cè)儀器已成為一種趨勢(shì)。

傳統(tǒng)方法用數(shù)字多用表測(cè)溫存在以下缺點(diǎn):無內(nèi)置溫標(biāo)，不能直接顯示溫度;②電量測(cè)量量程與溫度測(cè)量量程匹配性不好;③通道少，不能滿足多通道測(cè)溫的要求;無電流換向功能，不支持三線電阻測(cè)量，不能滿足熱電阻測(cè)溫要求;沒有考慮熱電偶冷端補(bǔ)償;存在大量與測(cè)溫?zé)o關(guān)的冗余功能。

數(shù)字式多路測(cè)溫儀針對(duì)測(cè)溫優(yōu)化設(shè)計(jì)，具有以下特點(diǎn):內(nèi)置ITS-90等溫標(biāo)，可直接顯示溫度;針對(duì)測(cè)溫范圍進(jìn)行量程優(yōu)化，可以獲得比較高的測(cè)量準(zhǔn)確度;適合于標(biāo)準(zhǔn)熱電阻、工作用熱電阻、標(biāo)準(zhǔn)及工作熱電偶、熱敏電阻等多種溫度傳感器類型;具有多路溫度測(cè)量;針對(duì)熱電阻測(cè)溫要求進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，內(nèi)置電流換向功能，支持三線電阻測(cè)量，限制工作電流以減少自熱影響等;針對(duì)熱電偶測(cè)溫要求，考慮冷端補(bǔ)償問題，提供內(nèi)部測(cè)溫、外部測(cè)溫、外部手動(dòng)輸入等多種冷端補(bǔ)償解決方案;針對(duì)測(cè)溫應(yīng)用設(shè)計(jì)，更為緊湊小巧。

2 國際標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶簡(jiǎn)介

20世紀(jì)70年代初，熱電偶的分度表逐步走向國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，1977年發(fā)布了IEC(出版物)584-1-1977《熱電偶第一部分:分度表》對(duì)8種熱電偶規(guī)定用英文字母代表，以后又發(fā)布了IEC(出版物)584-2-1989《熱電偶第二部分:允差》，1990年實(shí)行ITS-90國際溫標(biāo)以后，1995年IEC又對(duì)原國際標(biāo)準(zhǔn)作了修訂，發(fā)布了新的IEC 584-1-1995《熱電偶第一部分:分度表》。［1］這8種國際標(biāo)準(zhǔn)化分度號(hào)分別為:S型、R型、B型、K型、N型、J型、E型、T型。其中，前3種為貴金屬熱電偶，后5種為廉金屬熱電偶。在8中國際標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶系列中，S型熱電偶測(cè)量準(zhǔn)確度最高，穩(wěn)定性最好，在我國常作為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶用于量值傳遞;K型熱電偶具有線性度好、熱電動(dòng)勢(shì)較大、穩(wěn)定性和均勻性較好、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，是目前用量最大的廉金屬熱電偶;T型熱電偶是一種最佳的測(cè)量低溫的的廉金屬熱電偶。

3 傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法

工作用廉金屬熱電偶現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)主要依據(jù)兩個(gè)國家檢定規(guī)程:一是JJG 351-1996《工作用廉金屬熱電偶檢定規(guī)程》，適用于K型、N型、J型、E型熱電偶校準(zhǔn);一是JJG 368-2000《工作用銅—銅鎳熱電偶檢定規(guī)程》，適用于T型熱電偶校準(zhǔn)。校準(zhǔn)結(jié)果為校準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度修正值［2-3］。

JJG 368-2000的數(shù)據(jù)處理方法與JJG 351-1996中的數(shù)據(jù)處理方法一致?；静襟E為:

1)計(jì)算校準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的熱電動(dòng)勢(shì)值

式中:et為校準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的熱電動(dòng)勢(shì)值;e被為被校熱電偶在校準(zhǔn)點(diǎn)附近測(cè)得的熱電動(dòng)勢(shì)平均值;S被為被校熱電偶在校準(zhǔn)點(diǎn)的微分熱電勢(shì);Δt檢為校準(zhǔn)點(diǎn)溫度與實(shí)際校準(zhǔn)溫度的差值。

2)計(jì)算校準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的熱電動(dòng)勢(shì)誤差

式中:Δe為校準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的熱電動(dòng)勢(shì)誤差;e分為被校熱電偶分度表在校準(zhǔn)點(diǎn)的熱電勢(shì)值。

3)計(jì)算校準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度誤差

4)計(jì)算校準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度修正值

可見，為了得到溫度修正值這個(gè)校準(zhǔn)結(jié)果，數(shù)據(jù)處理過程是比較復(fù)雜的，特別是標(biāo)準(zhǔn)器為標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)時(shí)。

4 簡(jiǎn)化后的數(shù)據(jù)處理方法

利用數(shù)字式多路測(cè)溫儀的內(nèi)置溫標(biāo)轉(zhuǎn)換功能，可以顯著地簡(jiǎn)化工作用廉金屬熱電偶現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理過程。將標(biāo)準(zhǔn)器和被校廉金屬熱電偶同時(shí)連接到數(shù)字式多路測(cè)溫儀的不同通道上，并對(duì)通道參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置，使各通道顯示對(duì)應(yīng)的溫度值，可以由定義直接得到最終需要的溫度修正值，即

式中:x為被校熱電偶在校準(zhǔn)點(diǎn)的溫度修正值;t標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)器在校準(zhǔn)點(diǎn)附近的實(shí)測(cè)溫度值;t被為被校熱電偶在校準(zhǔn)點(diǎn)附近的實(shí)測(cè)溫度值。

如果數(shù)字式多路測(cè)溫儀帶有通道間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，將某一字段設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)器通道減去被校熱電偶通道，可以直接得到溫度修正值。如FLUKE的1560，2640等數(shù)字式多路測(cè)溫儀就具有此功能。

如果需要給出被校熱電偶在校準(zhǔn)點(diǎn)的熱電動(dòng)勢(shì)值，可由式(6)計(jì)算，即

這種算法相對(duì)于傳統(tǒng)方法得以明顯簡(jiǎn)化。

5 結(jié)束語

應(yīng)用數(shù)字式多路測(cè)溫儀可以簡(jiǎn)化工作用廉金屬熱電偶現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理，這種方法也可用于標(biāo)準(zhǔn)恒溫槽、環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的溫場(chǎng)精密測(cè)試中。

［1］國防科工委科技與質(zhì)量司.熱學(xué)計(jì)量［M］.北京:原子能出版社，2002.

［2］國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.JJG 351-1996工作用廉金屬熱電偶檢定規(guī)程［S］.北京:中國計(jì)量出版社，1996.

［3］國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.JJG 368-2000工作用銅-銅鎳熱電偶檢定規(guī)程［S］.北京:中國計(jì)量出版社，2000.