邱偉民

（三明市計(jì)量所，福建 三明 365000）

0 引言

數(shù)字溫度顯示儀表是一種以十進(jìn)制數(shù)碼顯示被測(cè)值的儀表，儀表本身并不能單獨(dú)測(cè)量溫度，與溫度傳感器配合、接受其信號(hào)才能測(cè)量溫度，儀表輸入信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的信號(hào)，通常數(shù)字溫度顯示儀表與熱點(diǎn)阻、熱電偶等溫度傳感器配合使用，具精度高、顯示清晰正確、可讀性強(qiáng)、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。

1 數(shù)字溫度顯示儀表的一般原理及基礎(chǔ)知識(shí)

數(shù)字溫度顯示儀表主要原理圖如圖1所示，測(cè)量電路將傳感器形成的電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行測(cè)量，將得到的信號(hào)通過(guò)電平放大，進(jìn)行非線性校正及A/D轉(zhuǎn)換，最終在顯示端輸入被測(cè)溫度數(shù)值。

圖1 數(shù)字溫度顯示儀表原理圖

數(shù)字溫度顯示儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)有0.1級(jí)、0.2級(jí)、0.5級(jí)、1.0級(jí)，常見(jiàn)的是1.0級(jí)；分辨力有0.1℃和1℃。數(shù)字溫度顯示儀表通常與熱電偶或熱電阻連接，常用熱電偶的類(lèi)型有B、S、R、K、N、E、J、T等，常用熱電阻的類(lèi)型有Pt100，Pt500，Pt1000，Cu50，Cu100等；在我市常見(jiàn)應(yīng)用K型熱電偶和Pt100熱電阻，后文校準(zhǔn)方法以K型熱電偶和Pt100熱電阻為主。

2 數(shù)字溫度顯示儀表校準(zhǔn)條件

2.1 標(biāo)準(zhǔn)器及其他設(shè)備

校準(zhǔn)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)器主要有直流電阻箱、標(biāo)準(zhǔn)直流電壓源、溫度校準(zhǔn)儀、專(zhuān)用補(bǔ)償導(dǎo)線、0℃恒溫器、專(zhuān)用連接導(dǎo)線和絕緣電阻表；其中直流電阻箱和標(biāo)準(zhǔn)直流電壓源在實(shí)際使用可用符合要求的溫度校準(zhǔn)儀替代。

2.2 環(huán)境條件

2.3 準(zhǔn)備工作

（1）數(shù)字溫度顯示儀表的校準(zhǔn)前應(yīng)檢查被校設(shè)備的外觀是否損壞，接上電源打開(kāi)開(kāi)關(guān)，查看數(shù)字溫度顯示儀表是否能夠正常顯示。

（2）校準(zhǔn)前儀表應(yīng)通電預(yù)熱，預(yù)熱時(shí)間按制造廠說(shuō)明書(shū)的規(guī)定確定，一般不少于15min，具有參考段溫度自動(dòng)補(bǔ)償?shù)膬x表預(yù)熱時(shí)間不少于30min。

3 校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法

3.1 安全性能的校準(zhǔn)

對(duì)于220V交流供電的數(shù)字溫度顯示儀表在常溫下用絕緣電阻表測(cè)量?jī)x表金屬外殼（或接地端子）與輸入端子之間、金屬外殼（或接地端子）與電源端子之間的絕緣電阻，測(cè)量時(shí)應(yīng)穩(wěn)定5秒后讀數(shù)，絕緣電阻不小于20兆歐。24V直流供電的數(shù)字顯示儀表可不進(jìn)行絕緣電阻的測(cè)量。

3.2 示值誤差的校準(zhǔn)

示值誤差是數(shù)字式顯示儀表的關(guān)鍵指標(biāo)，直接關(guān)系到儀表的使用，對(duì)于用戶(hù)在溫度調(diào)節(jié)控制起決定性作用，在儀表的校準(zhǔn)點(diǎn)選擇應(yīng)不少于5點(diǎn)，至少應(yīng)包括上限值溫度、下限值溫度及其在內(nèi)原則上均勻分布的點(diǎn)；也可以根據(jù)用戶(hù)選著指定校準(zhǔn)點(diǎn)。數(shù)字溫度顯示儀表連接有熱電偶傳感器或熱電阻傳感器，以下分別對(duì)常用的連接K型熱電偶和Pt100型熱電阻的數(shù)字式顯示儀表校準(zhǔn)進(jìn)行介紹。

3.2.1 配熱電偶的數(shù)字式溫度顯示儀表的示值誤差的校準(zhǔn)

被校數(shù)字式溫度顯示儀表配接K型熱電偶，測(cè)量范圍為0℃～1100℃，分辨率為1℃，最大允許誤差為±6.5℃；使用FLUKE的743B過(guò)程認(rèn)證校準(zhǔn)器作為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)；補(bǔ)償導(dǎo)線選擇原裝自帶K型補(bǔ)償導(dǎo)線，其經(jīng)校準(zhǔn)修正值（20℃時(shí)）е=0.0010mV，U95=3.28μV，k95=2.01。按照J(rèn)JF1664-2017溫度顯示儀表校準(zhǔn)規(guī)范的要求，其校準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)不少于5個(gè)點(diǎn)，至少包括上限點(diǎn)和下限點(diǎn)；實(shí)際我們按照使用慣例其校準(zhǔn)點(diǎn)為（℃）：0，100，200，300，500，700，900，1100。

使用過(guò)程認(rèn)證校準(zhǔn)器，由于本身校準(zhǔn)儀內(nèi)部具有溫度補(bǔ)償，校準(zhǔn)時(shí)可以不需采用0℃恒溫槽，過(guò)程認(rèn)證校準(zhǔn)器工作時(shí)處于正常室溫，示值誤差校準(zhǔn)示意圖如圖2，過(guò)程認(rèn)證校準(zhǔn)器測(cè)量端隨開(kāi)機(jī)時(shí)間增長(zhǎng)溫度上升，校準(zhǔn)時(shí)給儀表輸入的信號(hào)是被校溫度點(diǎn)對(duì)應(yīng)的標(biāo)稱(chēng)電動(dòng)勢(shì)減去過(guò)程認(rèn)證校準(zhǔn)器測(cè)量端溫度補(bǔ)償電動(dòng)勢(shì)再減去補(bǔ)償導(dǎo)線修正值，該過(guò)程由于測(cè)量端電路設(shè)計(jì)溫度變化較為穩(wěn)定，其變化反饋較快，儀表收到被測(cè)溫度點(diǎn)電動(dòng)勢(shì)一直是標(biāo)稱(chēng)電量值。

FLUKE過(guò)程認(rèn)證校準(zhǔn)器選擇模擬熱電偶輸出，將專(zhuān)用K型熱電偶測(cè)量導(dǎo)線與被校儀表連接，注意正負(fù)極接線，確保連接完好；給被校儀表輸入溫度信號(hào)時(shí)，過(guò)程認(rèn)證校準(zhǔn)器可以直接輸入溫度校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)值，檢定人員操作簡(jiǎn)便；也可以輸入溫度信號(hào)輸入值對(duì)應(yīng)的分度表。日常測(cè)量時(shí)直接輸入被校點(diǎn)溫度值，過(guò)程認(rèn)證校準(zhǔn)器自動(dòng)進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

在國(guó)防部長(zhǎng)、國(guó)務(wù)卿相繼對(duì)“一帶一路”倡議提出批評(píng)后，特朗普本人在11月份的東亞之行中，也把與亞洲盟友一道應(yīng)對(duì)中國(guó)的“一帶一路”倡議納入行程表。在訪問(wèn)日本時(shí)，特朗普與安倍商討了兩國(guó)在印太地區(qū)加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)合作事宜，強(qiáng)調(diào)“印太地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目應(yīng)該與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和透明度、負(fù)責(zé)任的金融安排、開(kāi)發(fā)和公正的市場(chǎng)準(zhǔn)入以及高標(biāo)準(zhǔn)的良治相一致”，兩國(guó)將致力于支持在第三國(guó)進(jìn)行高質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施開(kāi)發(fā)上的合作。[8]

3.2.2 配熱電阻的數(shù)字式溫度顯示儀表的示值誤差的校準(zhǔn)

被校數(shù)字溫度顯示儀表配Pt-100型熱電阻，測(cè)量范圍為0℃～400℃，最大允許誤差為±1.0%FS，分辨力為0.1℃，使用FUCK的822A過(guò)程校準(zhǔn)儀作為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)實(shí)際使用要求選用三線制或四線制進(jìn)行連接工業(yè)生產(chǎn)中多數(shù)數(shù)字溫度顯示儀表為三線制，儀表內(nèi)部有電橋電路，按照說(shuō)明書(shū)連接，電橋電路可以將連接導(dǎo)線電阻通過(guò)電路方式消除。按照J(rèn)JF1664-2017溫度顯示儀表校準(zhǔn)規(guī)范要求，校準(zhǔn)點(diǎn)分別為0.0℃，100.0℃，200.0℃，300.0℃，400.0℃。

使用FLUKE過(guò)程認(rèn)證校準(zhǔn)器的模擬熱電阻功能，選擇Pt100（385），即Pt100熱電阻在0.0℃標(biāo)準(zhǔn)阻值為100.0歐，在100.0℃標(biāo)準(zhǔn)阻值為138.5歐，為我國(guó)日常工作生產(chǎn)中最常見(jiàn)的熱電阻。由于FLUKE過(guò)程認(rèn)證校準(zhǔn)器給出的是模擬熱電阻，可以選擇直接對(duì)應(yīng)校準(zhǔn)溫度點(diǎn)直接輸出，實(shí)際測(cè)量情況依次模擬輸出0.0℃，100.0℃，200.0℃，300.0℃，400.0℃（上行程），記錄數(shù)字溫度顯示儀表示值；然后再按400.0℃，300.0℃，200.0℃，100.0℃，0.0℃（下行程），記錄數(shù)字溫度顯示儀表示值；取2次示值的平均值作為測(cè)量結(jié)果；由于數(shù)字儀表分辨力為0.1℃，需要考慮分辨力誤差d=0.1℃，若儀表分辨力為1℃，應(yīng)測(cè)量結(jié)果末位一般與儀表分辨力一致，出于謹(jǐn)慎原則修約，則此時(shí)不應(yīng)考慮分辨力誤差。

3.3 注意事項(xiàng)

（1）數(shù)字溫度顯示儀表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)時(shí)應(yīng)注意人員和設(shè)備安全問(wèn)題：因現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字式溫度顯示儀表一般安裝于電氣控制柜內(nèi)部，柜內(nèi)布置各種高壓線路和開(kāi)關(guān)，在校準(zhǔn)、調(diào)試和接線全過(guò)程中一定要注意做好安全防護(hù)措施，盡量安排由熟悉設(shè)備電路和控制開(kāi)關(guān)有證電工幫助現(xiàn)場(chǎng)接線，避免現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)設(shè)備的異常動(dòng)作損壞設(shè)備或影響生產(chǎn)。

（2）溫度校準(zhǔn)儀自身的溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，導(dǎo)致校準(zhǔn)數(shù)據(jù)有誤，在使用溫度校準(zhǔn)儀進(jìn)行溫度點(diǎn)，由于經(jīng)常攜帶現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)，在使用過(guò)程中難免發(fā)生碰撞或震動(dòng)，很容易對(duì)溫度校準(zhǔn)儀內(nèi)的相關(guān)溫度補(bǔ)償端測(cè)溫元器件造成損傷，需要定期對(duì)溫度校準(zhǔn)儀進(jìn)行溫度補(bǔ)償端校準(zhǔn)。

（3）溫度校準(zhǔn)儀電量過(guò)低仍在使用或充電時(shí)使用，無(wú)法提供穩(wěn)定的電參數(shù)信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)有誤；在現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)時(shí)應(yīng)提前充好電，并預(yù)熱穩(wěn)定后進(jìn)行測(cè)量。

（4）配熱電偶數(shù)字溫度顯示儀表，補(bǔ)償導(dǎo)線類(lèi)型與模擬熱電偶類(lèi)型匹配，現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)應(yīng)準(zhǔn)備合適長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)類(lèi)型補(bǔ)償導(dǎo)線，并每年核查補(bǔ)償導(dǎo)線修正值，避免補(bǔ)償導(dǎo)線性能引起數(shù)據(jù)有誤。

（5）配熱電阻的數(shù)字溫度顯示儀表，三根信號(hào)線有兩根是短接的，短接的兩根信號(hào)線其中一個(gè)是中間連接線，由于熱電阻不分正負(fù)極，按三線制接法只會(huì)有兩種情況，如測(cè)量時(shí)儀表示值顯示為一個(gè)穩(wěn)定的負(fù)值，則短接接線錯(cuò)誤，調(diào)整另一方法接線。

（6）配熱電阻的數(shù)字溫度顯示儀表，專(zhuān)用連接導(dǎo)線在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)可采用三根相同長(zhǎng)度的銅導(dǎo)線作為連接線，可使用同一個(gè)長(zhǎng)的銅導(dǎo)線截取成三段一樣長(zhǎng)度制作，制作完成后其中兩根在連接溫度校準(zhǔn)儀共用測(cè)量端，制作完成時(shí)需進(jìn)行電阻值測(cè)量，阻值偏差應(yīng)小于1%。

（7）數(shù)字溫度顯示儀分辨力引入示值誤差，在校準(zhǔn)分辨力為1℃時(shí)分辨力引起的在測(cè)量結(jié)果修約時(shí)已經(jīng)考慮，不再重復(fù)引入，但對(duì)于高精度數(shù)字溫度顯示儀表，分辨力引起示值誤差應(yīng)予以考慮，在給出示值誤差時(shí)應(yīng)引入分辨力。

4 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字溫度顯示儀表作為工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常使用測(cè)量器具，其測(cè)量精度與生產(chǎn)息息相關(guān)，同時(shí)在生產(chǎn)中面臨環(huán)境復(fù)雜、儀表設(shè)備多樣，在校準(zhǔn)時(shí)需要專(zhuān)業(yè)技術(shù)精、知識(shí)面廣、安全意識(shí)強(qiáng)，在數(shù)據(jù)處理時(shí)需要細(xì)心細(xì)致，需要認(rèn)真按照國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行測(cè)量。本文介紹實(shí)際工作中使用溫度校準(zhǔn)儀進(jìn)行數(shù)字溫度顯示儀表測(cè)量的方法及注意事項(xiàng)，為數(shù)字溫度顯示儀表校準(zhǔn)提供入門(mén)參考。