凌彥萃 熊智淳 陳旭 / 上海市計量測試技術(shù)研究院

0 引言

溫度顯示儀表是一種工業(yè)過程測量儀表，其作用在于將工業(yè)過程中的溫度信息轉(zhuǎn)換成適合于可觀察的形式，通常以指針、色帶、光柱的位移或偏轉(zhuǎn)角的大小來表示溫度的高低，也有用數(shù)字或圖形直接表示被測對象的溫度量值[1]。廣泛應用在冶金、化工、航天航空、機械、輕工、制造業(yè)、食品、醫(yī)療、檢測、科研等溫度測量領域，是量大面廣的計量器具[2-4]。

已有國家標準和行業(yè)標準規(guī)范溫度顯示儀表產(chǎn)品的制造，并有多部檢定規(guī)程在出廠檢定和計量監(jiān)督管理中起到重要作用，但由于該計量器具大多使用在工業(yè)現(xiàn)場，需要通過現(xiàn)場校準達到量值溯源的目的。目前國際建議中除歐盟頒布的校準指南EURAMET/cg-11/v.01 Guidelines on the calibration of temperature indicators and simulators by electrical simulation and measurement，尚未見相關(guān)的出版物。為統(tǒng)一校準方法，有必要盡快制定溫度顯示儀表的校準規(guī)范，以滿足在各種應用場合溫度顯示儀表的量值溯源，并與國際相關(guān)的校準指南保持一致。為此，2017年11月20日，JJF 1664-2017《溫度顯示儀表校準規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》）發(fā)布，并于2018年2月20日實施?！兑?guī)范》增強了現(xiàn)場校準的可操作性，滿足目前的校準需求。根據(jù)《規(guī)范《實施后各行業(yè)、各部門咨詢反饋的意見，對《規(guī)范》進行深入解讀，并對執(zhí)行過程中需要注意的問題進行闡述。

1 《規(guī)范》主要內(nèi)容解析

1.1 《規(guī)范》的制定依據(jù)和適用范圍

《規(guī)范》是按照JJF 1071-2010《國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則》要求編寫的；其中不確定度按照JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》進行評定。校準方法參考了JJG 617-1996《數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀》、JJG 951-2000《模擬式溫度指示調(diào)節(jié)儀》和EURAMET/cg-11/v.01 Guidelines on the calibration of temperature indicators and simulators by electrical simulation and measurement，等效采用其溫度顯示儀表部分的校準原則、要求和不確定度評定。

《規(guī)范》適用于接受熱電偶、熱電阻等傳感器信號或溫度變送器輸出信號的溫度顯示儀表，包括工業(yè)過程測量系統(tǒng)中溫度顯示部分的校準。除了單一測量功能的顯示儀表外，工業(yè)過程測量和控制系統(tǒng)中顯示單元逐漸被數(shù)字和圖形直接表示的顯示器所代替，因此，溫度顯示部分的量值溯源自然包含在《規(guī)范》的適用范圍內(nèi)。顯示方式概括為兩類，模擬顯示和數(shù)字顯示，需選擇各自合適的校準方法。

1.2 計量特性

《規(guī)范》對溫度顯示儀表允許示值誤差的表述方式做了描述。溫度顯示儀表的最大允許誤差通常用量程的±a%表示（其中a為準確度等級）。數(shù)字溫度顯示儀表的準確度等級有0.1級、0.2級、0.5級、1.0級等（見JJG 617-1996第4章）。模擬溫度顯示儀表的準確度等級有0.5級、1.0級、1.5級、2.5級和4.0級等（見JJG 951-2000第4章）。

由溫度顯示儀表計量特性確定一項校準項目為示值誤差即儀表的示值與輸入的標準值之差，另一項為安全性能檢查即絕緣電阻。對于220 V交流供電的溫度顯示儀表在常溫下金屬外殼（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不小于20 MΩ。24 V直流供電的溫度顯示儀表可不進行絕緣電阻的測量。

控制特性不是溫度顯示儀表的計量性能，故控制性能的檢查不列入規(guī)范的編制。

1.3 校準方法

數(shù)字溫度顯示儀表示值誤差的校準方法參照JJG 617-1996中輸入被測點標稱電量值的測量方法和歐盟的“校準指南”，以多次測量結(jié)果平均值計算示值誤差。因為數(shù)字溫度顯示儀表的分辨力給測量帶來死區(qū)，校準時不采用JJG 617-1996中的尋找轉(zhuǎn)換點法，必須通過輸入被測點標稱電量值方法測出被測點溫度顯示儀表示值所涵蓋的輸入信號范圍，從而計算測量點的最大誤差，作為判定溫度顯示儀表是否合格的依據(jù)。而校準規(guī)范是在同一輸入信號的條件下，通過重復測量的結(jié)果計算平均值，并分析示值的分散性，以測量平均值和測量不確定度的形式表述測量結(jié)果。因此，校準時采用輸入被測點標稱電量值法，通過重復測量將儀表的分辨力作為測量不確定度的一個分量是合理的。

模擬溫度顯示儀表示值誤差的校準方法參照JJG 951-2000中全量程儀表和偏差指示儀表分別規(guī)范校準方法，采用“對準被測看標準”方法，避免發(fā)生估讀誤差，減小測量不確定度?？紤]到現(xiàn)場校準的特點，在滿足目標不確定度條件下可以采用輸入被測點標稱電量值估讀儀表示值的比較方法。對偏差指示儀表的重復測量，需每次重新設定溫度后進行測量。

《規(guī)范》適用于工業(yè)現(xiàn)場對溫度顯示儀的校準，增加模擬溫度功能輸出校準方法，與現(xiàn)有類似規(guī)程有一定區(qū)別，詳見表1。

表1 JJF 1664-2017與現(xiàn)有類似規(guī)程對比表

2 《規(guī)范》執(zhí)行中應注意的問題

2.1 范圍

由于溫度顯示儀表屬于溫度二次儀表，輸入信號為模擬熱電阻或熱電偶的電阻、電壓或標準化的工業(yè)過程信號，因此，接受直流電壓或電流過程信號，顯示非溫度單位，如液位、壓力或相對濕度等的二次儀表可參照本《規(guī)范》進行校準。

2.2 校準條件

校準條件包括校準用標準器、配套設備和校準環(huán)境條件。為了使測量結(jié)果具有盡可能小的不確定度，需要建立一種較優(yōu)越的環(huán)境條件，降低環(huán)境因素對標準器帶來的附加誤差。

2.3 參考標準器

校準時所需的標準儀器及配套設備可從表2中選擇。選用的原則為校準時由標準器及配套設備引入的擴展不確定度U（k=2）應盡可能小，以滿足委托方對校準工作的要求。其中，溫度校準儀是用于校準（檢定）溫度顯示儀表的一種新型計量標準器，正在逐漸取代原有的實驗室測量儀器，進入現(xiàn)場校準的標準器行列。

表2 參考標準器及配套設備

參考標準器及配套設備表中列入“溫度校準儀——標準信號輸出作為校準接受過程信號二次儀表的標準信號源”?！兑?guī)范》在校準方法中明確了采用溫度校準儀校準的具體方法。

2.4 關(guān)于校準結(jié)果的表達和復校時間間隔

《規(guī)范》在校準結(jié)果表達中的描述采用了JJF 1071-2010中規(guī)定的內(nèi)容。其中“校準結(jié)果及其測量不確定度的說明”中給出了具體要求：應給出每個被測點溫度對應的輸出平均值或折算成溫度值（也可以用相應的誤差形式出現(xiàn)），以及相應的擴展不確定度和包含因子。如各被校點的擴展不確定度相差不大，可以取最大的代替。

復校時間間隔以自定為原則，但應不超過一年。

3 結(jié)語

《規(guī)范》制定考慮到溫度顯示儀表使用量大面廣的現(xiàn)狀，綜合數(shù)字和模擬兩種顯示方式，分別給出相應校準方法和不確定度評定實例?！兑?guī)范》的發(fā)布與實施增強了現(xiàn)場校準的可操作性，滿足了目前和一定時期內(nèi)溫度顯示儀表校準工作的需求。