【摘要】本文主要介紹了礦用溫度傳感器相關(guān)計(jì)量特性，明確了校準(zhǔn)條件，確定了校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法，同時(shí)給出相關(guān)測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定示例，為校準(zhǔn)礦用溫度傳感器提供了一種可參考的方法。

【關(guān)鍵詞】礦用溫度傳感器；響應(yīng)時(shí)間；信號(hào)傳輸誤差；校準(zhǔn)方法；不確定度評(píng)定

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.05.073

Exploration and Application of Calibration Methods for Mining Temperature Sensors

WANG Hu

（Yulin Institute of Measurement Technology， Yulin 719000， China）

Abstract： The article mainly introduces the relevant metrological characteristics of mining temperature sensors， clarifies the calibration conditions， determines the calibration items and methods， and provides an example of uncertainty evaluation of relevant measurement results， providing a reference method for calibrating mining temperature sensors.

Keywords： mining temperature sensor； response time； signal transmission error； calibration method； uncertainty assessment

礦用溫度傳感器主要用于連續(xù)監(jiān)測(cè)并顯示井下作業(yè)環(huán)境、通風(fēng)巷道、密閉硐室內(nèi)的環(huán)境溫度值。它能將井下監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境溫度通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳送給監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，并具備報(bào)警功能。該設(shè)備主要由感溫元件、數(shù)據(jù)處理單元、顯示單元、聲光報(bào)警裝置、信號(hào)輸出單元等組成。

目前，針對(duì)礦用溫度傳感器校準(zhǔn)尚無(wú)統(tǒng)一的國(guó)家技術(shù)規(guī)范，大部分企業(yè)參照MT 381—2007《煤礦用溫度傳感器通用技術(shù)條件》或企業(yè)自定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，導(dǎo)致出現(xiàn)使用方法和校準(zhǔn)參數(shù)不統(tǒng)一等問(wèn)題。本文主要參考MT 381—2007《煤礦用溫度傳感器通用技術(shù)條件》等技術(shù)文件，探索研究了礦用溫度傳感器計(jì)量特性、校準(zhǔn)條件和項(xiàng)目，明確了校準(zhǔn)方法，對(duì)示值誤差測(cè)量不確定度進(jìn)行了評(píng)定，不僅能解決工礦企業(yè)礦用溫度傳感器的計(jì)量需求，更好地評(píng)價(jià)設(shè)備計(jì)量性能，確保礦用溫度傳感器測(cè)量結(jié)果的一致性和準(zhǔn)確性，還能為煤炭生產(chǎn)企業(yè)的安全生產(chǎn)提供更多的保障。

1計(jì)量特性

1.1示值誤差

示值誤差不超過(guò)±2.5%FS。

1.2重復(fù)性

重復(fù)性不超過(guò)最大允許誤差絕對(duì)值的1/2。

1.3響應(yīng)時(shí)間

響應(yīng)時(shí)間不大于10 s（在液體中）。

1.4信號(hào)傳輸誤差

信號(hào)傳輸誤差不超過(guò)±2.5%FS。

1.5報(bào)警點(diǎn)偏差

報(bào)警點(diǎn)顯示值與設(shè)定值的差值應(yīng)不超過(guò)最大允許誤差的1/2。

1.6報(bào)警聲級(jí)強(qiáng)度

報(bào)警聲級(jí)強(qiáng)度符合使用要求，且應(yīng)大于等于80 dB（A）。

1.7絕緣電阻

本安端與外殼間絕緣電阻值不低于50 MΩ。

2校準(zhǔn)條件

2.1環(huán)境條件

溫度：15～35℃；相對(duì)濕度：≤80%。

2.2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備

測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備如表1所示。

3校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法

3.1校準(zhǔn)前檢查

傳感器應(yīng)符合相關(guān)安全性規(guī)定，標(biāo)識(shí)標(biāo)志齊全，外殼無(wú)明顯劃痕和損傷，金屬部件不應(yīng)有銹蝕和變形，機(jī)械連接部分應(yīng)牢固可靠，無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象，通電后顯示屏和狀態(tài)指示燈（標(biāo)志）顯示良好。

3.2示值誤差及重復(fù)性

在校準(zhǔn)環(huán)境條件下，傳感器應(yīng)進(jìn)行充分預(yù)熱，時(shí)間應(yīng)在30 min以上。校準(zhǔn)時(shí)，溫度場(chǎng)應(yīng)控制在校準(zhǔn)溫度點(diǎn)附近，且一般不應(yīng)超過(guò)±2℃，同時(shí)要求10 min內(nèi)的變化不超過(guò)±0.10℃。待穩(wěn)定后，記錄標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)和傳感器測(cè)量值（在校準(zhǔn)時(shí)，感溫元件切勿與金屬物件、恒溫槽壁等接觸）。

校準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)覆蓋整個(gè)測(cè)量范圍，且均勻分布，一般應(yīng)包括測(cè)量上、下限在內(nèi)的至少5個(gè)點(diǎn)。從低溫點(diǎn)到高溫點(diǎn)依次設(shè)置恒溫槽溫度，并使溫場(chǎng)達(dá)到穩(wěn)定。待溫場(chǎng)穩(wěn)定3 min后，分別記錄各自的顯示值，重復(fù)以上操作3次。傳感器的示值誤差為3次測(cè)量的算術(shù)平均值與標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)實(shí)際值的差值，計(jì)算公式為：

3.6報(bào)警聲級(jí)強(qiáng)度

在低于50 dB（A）環(huán)境中，將聲級(jí)計(jì)（A計(jì)權(quán)）放置在傳感器的報(bào)警聲響器軸心正前方1 m處測(cè)量報(bào)警聲級(jí)強(qiáng)度，共測(cè)量3次，報(bào)警聲級(jí)強(qiáng)度為平均值。

3.7絕緣電阻

用絕緣電阻表測(cè)量傳感器本安端與其外殼裸露金屬件之間的電阻。

4復(fù)校時(shí)間間隔

使用單位可根據(jù)實(shí)際使用工況、儀器質(zhì)量情況自主確定復(fù)校時(shí)間間隔。建議礦用溫度傳感器復(fù)校時(shí)間間隔不超過(guò)12個(gè)月。

5礦用溫度傳感器示值誤差的不確定度評(píng)定示例

5.1測(cè)量方法

將傳感器進(jìn)行預(yù)熱，開(kāi)啟恒溫槽，待溫度穩(wěn)定至校準(zhǔn)點(diǎn)規(guī)定的溫度值，將標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)和傳感器感溫元件放置在恒溫槽中，穩(wěn)定3 min后，分別記錄標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)和傳感器示值，重復(fù)上述步驟測(cè)量10次。

5.2測(cè)量模型

5.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

5.3.1輸入量tP的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

1）測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度

在溫度為0.0℃、25.0℃、50.0℃、75.0℃、100.0℃校準(zhǔn)點(diǎn)上分別做10次重復(fù)性連續(xù)測(cè)量，得各個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)上的測(cè)量數(shù)據(jù)，見(jiàn)表2。

在實(shí)際測(cè)量中，使用3次測(cè)量的平均值作為礦用溫度傳感器在該校準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果。由表2可知該傳感器在50.0℃校準(zhǔn)點(diǎn)的重復(fù)性最大，為0.11℃，測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度采用A類方法評(píng)定，則：

因此，對(duì)于測(cè)量范圍為0～100℃，分辨力為0.1℃，示值誤差為2.5%FS的礦用溫度傳感器示值誤差校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度為：U = 0.3℃，k = 2，說(shuō)明該校準(zhǔn)方法可滿足溯源要求。

6結(jié)束語(yǔ)

礦用溫度傳感器作為礦用溫度計(jì)量器具，廣泛應(yīng)用于煤礦安全生產(chǎn)中。本文結(jié)合礦用溫度傳感器計(jì)量特性和使用場(chǎng)景提出簡(jiǎn)便可行的校準(zhǔn)方法，并給出不確定度評(píng)定示例。根據(jù)不確定度評(píng)定結(jié)果可知，該方法可以滿足常用礦用溫度傳感器的校準(zhǔn)、測(cè)試需求，為該類型設(shè)備的校準(zhǔn)提供可借鑒的思路。

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【作者簡(jiǎn)介】

王琥，男，1987年出生，工程師，碩士，研究方向?yàn)闇囟?、電磁?jì)量及應(yīng)用。

（編輯：李加鵬）