李海瓏 張禮維
摘 要:本文在檢定規(guī)程對鉑電阻溫度計提出的要求基礎(chǔ)上,通過分析鉑電阻溫度計測溫特性,參照鉑電阻溫度計檢定結(jié)果,以此分析提高鉑電阻溫度計測量精度的方法,明確溫度校準點測量不確定度,配備針對性的解決對策。本文研究結(jié)果僅供參考。
關(guān)鍵詞:鉑電阻溫度計;測量精度;提升措施
在溫度測量領(lǐng)域中,鉑電阻溫度計由于自身溫度測量范圍、測量穩(wěn)定性、系統(tǒng)靈活性等優(yōu)勢得到了廣泛應(yīng)用。結(jié)合實際情況,目前在溫度測量中,應(yīng)用最多的為Pt100鉑電阻溫度計,屬于一種四線制溫度傳感器。本文主要從鉑電阻溫度計校準方式入手,結(jié)合實際工作需求,總結(jié)工作經(jīng)驗,深入研究鉑電阻溫度計測溫結(jié)果,對比相關(guān)數(shù)值,總結(jié)在-60℃-650℃溫度范圍內(nèi)提升鉑電阻溫度計溫度測量精度的措施,詳細研究如下。
1 鉑電阻溫度計檢定結(jié)果
遵循JJG229-28檢定規(guī)定,就A級鉑電阻允許的溫度偏差為(±0.15+±0.002 )t/℃,電阻-溫度關(guān)系表分度表以1℃為間隔。這就意味著,就質(zhì)量合格的A級鉑電阻溫度計,針對其鉑電阻溫度計檢定結(jié)果分析,若選擇查表計算方式,無法保障數(shù)值的精準性,難以滿足鉑電阻溫度計測量精度需求。
本文研究的鉑電阻溫度計電阻-溫度關(guān)系:
上述式子中,R(t)—屬于溫度t階段鉑電阻數(shù)值,單位:Ω。t—代表的是溫度,單位:℃。R(0)—屬于溫度為0℃階段的鉑電阻數(shù)值,單位:Ω。A—常數(shù)。B—常數(shù)。C—常數(shù)。
基于JJG229-28檢定規(guī)定基礎(chǔ)上,上述公式(1),(2)中,常數(shù)A為3.9083×10-3℃,常數(shù)B為-5.775×10-7℃,常數(shù)A為-4.183×10-12℃,電阻-溫度關(guān)系與分度表符合。本文以A級Pt100鉑電阻溫度計為例,其檢定點為0℃-100℃,依據(jù)實際情況,必要時開展t檢定。若電阻溫度系數(shù)(α)超差,就本文設(shè)置的檢定點,為保障允許偏差符合要求,需要增加一個上限溫度點。上限溫度點允許偏差為±(0.15+0.002 t)℃,電阻溫度系數(shù)(α)允許偏差為±0.000006。
基于上述規(guī)定,質(zhì)量合格的A級Pt100鉑電阻溫度計,-60℃溫度下允許偏差為±0.27℃,300℃溫度下允許偏差為±0.75℃,650℃溫度下允許偏差為±1.45℃。通過對比數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn),數(shù)值偏差較大,難以保障鉑電阻溫度計測溫系統(tǒng)的精準性,無法凸顯Pt100鉑電阻溫度計的應(yīng)用價值。
想要實現(xiàn)Pt100鉑電阻溫度計測溫精準性的提升,必須要選擇有效測溫途徑,創(chuàng)新Pt100鉑電阻溫度計測溫特性方式,以此總結(jié)出高精準度的測溫方式。
2 鉑電阻溫度計測溫特性
Pt100鉑電阻溫度計電阻-溫度關(guān)系與上述公式(1)、公式(2)符合,就任意Pt100鉑電阻溫度計,可借助校準,確定公式內(nèi)的三個常數(shù)。通過將Pt100鉑電阻溫度計放置在不同槽點,開展測溫校準,最終得到0℃電阻值為R(0)、100℃電阻值為R(100)、156.60℃電阻值為R(156.60),將各個數(shù)值帶入式子(2)中。
獲得方程:
(3)
就上述公式(1),C值很難確定,需要先明確高階項對電阻值的影響。統(tǒng)計-5℃~-60℃,每次間隔56℃的高階項數(shù)值。通過統(tǒng)計對比數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn),-40℃以上高階項數(shù)值很小,最大值為3 mΩ,溫度偏差為0.01℃。-40℃以下可借助線性處理計算高階項數(shù)值,以此完善相應(yīng)的數(shù)據(jù)特征曲線。
3 提高鉑電阻溫度計測量精度的方法—以Pt100鉑電阻溫度計為例
3.1 方法驗證
在-60~200℃溫度范圍內(nèi),使用Pt100鉑電阻溫度計,每10℃測量1次,比較測量結(jié)果、一等標準鉑電阻的測量結(jié)果,以此分析其精準度。
取一只Pt100鉑電阻溫度計在-60~200℃溫度范圍內(nèi),每間隔10℃進行測量,將其測量結(jié)果與一等標準鉑電阻的測量結(jié)果進行比較,檢查其測量的準確度。經(jīng)校準,該鉑電阻溫度計的電阻-溫度關(guān)系常數(shù)為A=3.9083×10-3℃,B=-5.775×10-7℃,R(0)=99.9462Ω,R(156.6)=159.6785Ω,R(100)=138.4096Ω。
通過對比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),在-60~200℃溫度范圍內(nèi),使用的Pt100鉑電阻溫度計,溫度設(shè)定計算值與溫度設(shè)定標準值偏差為±0.05℃以內(nèi),在相同溫度下,使用查表法計算溫度偏差,得到的偏差數(shù)值為±0.5℃以內(nèi)。同等溫度范圍內(nèi),A級Pt100鉑電阻溫度計允許誤差為±0.55℃。因此,就Pt100鉑電阻溫度計測量值比較,使用查表法可保障測量值的精準性。受到條件限制,在200~300℃溫度范圍未能開展實際測試,但通過推理測試數(shù)據(jù),上述提出的結(jié)論也合理。
3.2 不確定度分析
Pt100鉑電阻溫度計校準點測量不確定度分析,首先需要明確不確定度的來源,接著開展不確定度標準評定,主要包括:A類標準不確定度為0.15mK;A類標準不確定度0℃為0mK,100為℃1.36mK,156.6℃為1.67mK;一等標準鉑電阻溫度計不確定度,0℃為2.32mK,100℃為1.80mK,156.6℃為1.80mK。
總而言之,大量試驗表明,本文提出的方式切實可行,借助EXCEL表格處理軟件實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的處理,可簡化試驗流程,迅速獲取試驗結(jié)果。
4 結(jié)束語
綜上所述,基于本文上述研究可知,就-60℃以下的溫度,可應(yīng)用本文上述方式,分段確定直線方程,并確定分段測溫公式。就200℃以上的溫度,受到條件限制,筆者并未開展相關(guān)試驗?;诶碚撋隙裕挥秀K電阻溫度計測溫特性與上述公式(2)符合,就可實現(xiàn)鉑電阻溫度計測量精度的提升。
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