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試析工業(yè)熱電阻檢定中產(chǎn)生偏差的原因

作時(shí)間:2019-03-25  來(lái)源:  作者:
   
    中心主旨 :工業(yè)化進(jìn)程的加快,使得工業(yè)熱電阻在越來(lái)越多的行業(yè)和領(lǐng)域得到了應(yīng)用,本身所具有的運(yùn)行性能高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)勢(shì)受到了技術(shù)人員的青睞。不過(guò),工業(yè)熱電阻在檢定中經(jīng)常出現(xiàn)偏差率高的問(wèn)題,對(duì)其運(yùn)行效率和穩(wěn)定性產(chǎn)生了不容忽視的影響。本文從工業(yè)熱電阻的工作原理出發(fā),就其檢定中產(chǎn)生偏差的原因,提出了相應(yīng)的控制策略,希望能夠使得工業(yè)熱電阻的性能充分發(fā)揮出來(lái)。
0 引言
    科學(xué)技術(shù)飛速背景下,工業(yè)熱電阻憑借著自身穩(wěn)定性強(qiáng)、測(cè)溫準(zhǔn)確度高、結(jié)實(shí)耐用等優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)生產(chǎn)、精密測(cè)量等領(lǐng)域得到了應(yīng)用,發(fā)揮出了相當(dāng)積極的作用。不過(guò),在工業(yè)熱電阻檢定中,存在一些導(dǎo)致測(cè)量偏差的因素,其不僅會(huì)造成檢定數(shù)據(jù)偏差,還可能直接影響檢定結(jié)果判定,需要技術(shù)人員的重視和解決。
1 工業(yè)熱電阻的工作原理
    實(shí)際上,工業(yè)熱電阻是一種具備溫度測(cè)量功能的傳感裝置,通常會(huì)與溫度變送裝置、溫度調(diào)節(jié)裝置及溫度顯示裝置配合使用,實(shí)現(xiàn)對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中溫度的測(cè)量、調(diào)節(jié)和控制(見(jiàn)圖 1)。工業(yè)熱電阻對(duì)于溫度的測(cè)量主要是利用了導(dǎo)體或者半導(dǎo)體的電阻值會(huì)隨著溫度的變化發(fā)生相應(yīng)變化的特性,在其實(shí)際使用過(guò)程中,測(cè)量物質(zhì)的電阻變化情況會(huì)被工業(yè)熱電阻中的儀表直觀呈現(xiàn)出來(lái)。
    相比較其他溫度測(cè)量裝置,工業(yè)熱電阻具備幾個(gè)比較顯著的特點(diǎn),一是其結(jié)構(gòu)部件采用的是壓簧式,抗振性能優(yōu)越 ;二是與一般溫度測(cè)量?jī)x器的測(cè)量角度存在很大區(qū)別,能夠提高溫度測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性 ;三是工業(yè)熱電阻的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,穩(wěn)定性強(qiáng),在不同類(lèi)型的工業(yè)生產(chǎn)中有著良好的適用性,能夠滿(mǎn)足其對(duì)于溫度測(cè)量的不同需求 ;四是工業(yè)熱電阻內(nèi)部好特的薄膜電阻構(gòu)件可以提升其物理性能,保證設(shè)備的正常使用[1] 。
工業(yè)熱電阻
2 工業(yè)熱電阻檢定中產(chǎn)生偏差的原因及控制
    工業(yè)熱電阻的檢定方法有兩種,一是電位差計(jì)檢定,主要是基于guojia相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),利用電位差計(jì)來(lái)對(duì)尚未檢定物質(zhì)在不同溫度條件下的電阻系數(shù)變化進(jìn)行測(cè)量,在檢定過(guò)程中不僅需要用到電位差計(jì),還需要大量的輔助設(shè)施,包括電阻、電池、導(dǎo)線(xiàn)等,操作相對(duì)繁瑣 ;二是電橋測(cè)量檢定,主要是運(yùn)用測(cè)溫電橋裝置與其他設(shè)備的配合,針對(duì)工業(yè)熱電阻檢測(cè)物體內(nèi)部電阻的過(guò)程進(jìn)行測(cè)量,這種檢定方式對(duì)于外部環(huán)境要求較高,而且測(cè)量方式復(fù)雜,檢定過(guò)程容易出現(xiàn)誤差[2] 。
2.1 水三相點(diǎn)瓶使用偏差
    水三相點(diǎn)瓶在工業(yè)熱電阻運(yùn)行中發(fā)揮出的主要作用是保溫,在對(duì)特殊種類(lèi)金屬的溫度進(jìn)行檢定時(shí)通常會(huì)用到,例如,在《工業(yè)鉑、銅熱電阻》 (JJG 229-2010)中,明確提出,應(yīng)該利用水三相點(diǎn)瓶及其保溫容器進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)電阻值的測(cè)定,水三相點(diǎn)瓶對(duì)于工業(yè)熱電阻后期測(cè)量結(jié)果存在直接影響,如果其無(wú)法正常運(yùn)行,還可能會(huì)導(dǎo)致工業(yè)熱電阻的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)�;诖耍枰夹g(shù)人員重視水三相點(diǎn)瓶的使用,而一旦操作失誤,就可能導(dǎo)致工業(yè)熱電阻的檢定偏差 :一是在水三相點(diǎn)瓶中放入標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)之前,將必要的預(yù)冷環(huán)節(jié)忽略。實(shí)際上,在對(duì)水三相點(diǎn)瓶進(jìn)行操作前,要求檢測(cè)人員必須預(yù)先將標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)放入到相應(yīng)的制冷恒溫槽中,做好必要的預(yù)冷處理工作,等到溫度計(jì)顯示數(shù)值與水三相點(diǎn)瓶一致,或者兩者之間的誤差不超過(guò) 0.01℃時(shí),才能進(jìn)行測(cè)量,分析原因,主要是在利用熱電阻進(jìn)行溫度測(cè)量的過(guò)程中,必然伴隨著一定的熱量交換,容易引發(fā)傳熱誤差,通過(guò)對(duì)溫度計(jì)的預(yù)冷處理,能夠避免將外界溫度代入瓶中,從而杜絕傳熱現(xiàn)象引發(fā)的測(cè)量偏差[3];二是在水三相點(diǎn)瓶完成凍制后,立即投入使用。實(shí)際上,剛剛凍制好的水三相點(diǎn)瓶三相點(diǎn)溫度偏低,凍制過(guò)程較大的過(guò)冷度會(huì)導(dǎo)致冰晶尺寸偏小,容易產(chǎn)生較大的應(yīng)力,如果立即將其應(yīng)用到溫度測(cè)量中,過(guò)于強(qiáng)烈的內(nèi)外溫差不僅會(huì)對(duì)工業(yè)熱電阻檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響,嚴(yán)重的甚至可能引發(fā)安全事故。因此,正確的操作應(yīng)該在將凍制好的水三相點(diǎn)瓶于接近 0.01℃的環(huán)境下放置 30min,待其穩(wěn)定后再投入使用,這樣能夠確保冰晶尺寸合理,消除應(yīng)力作用,從而保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
2.2 電測(cè)設(shè)備使用偏差
    結(jié)合《工業(yè)鉑、銅熱電阻》 (JJG 229-2010)分析,對(duì)于 A級(jí)乃至 AA 級(jí)電阻的檢定,必須采用 0.005 級(jí)或者更高等級(jí)的電測(cè)設(shè)備。在不斷的發(fā)展過(guò)程中,很多市級(jí)計(jì)量部門(mén)開(kāi)始將原本的電測(cè)設(shè)備更換為了對(duì)應(yīng)等級(jí)的數(shù)字多用表,但是在這種情況下,很容易出現(xiàn)因?yàn)殡姕y(cè)設(shè)備操作不當(dāng)引發(fā)的測(cè)量偏差。具體來(lái)講,一是沒(méi)有做好量程選擇工作。合理的量程對(duì)于測(cè)量檢定工作有著非常重要的作用,如果量程選擇偏高,則會(huì)對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響,如果量程選擇偏低,可能導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果超出量程范圍,無(wú)法直觀顯示出來(lái)。而在實(shí)際操作中,也可以設(shè)定為自動(dòng)量程,由系統(tǒng)自主確定,但是這樣的方式可能造成讀數(shù)延遲,測(cè)量時(shí)間間隔難以得到有效保障。因此,對(duì)于技術(shù)人員而言,檢定過(guò)程中必須依照實(shí)際情況,對(duì)量程進(jìn)行合理選擇[4];二是沒(méi)有做好數(shù)字多用表調(diào)節(jié)。在對(duì)熱電阻阻值進(jìn)行測(cè)量時(shí),需要通過(guò)一定電流,檢定環(huán)節(jié)通常要求通過(guò)熱電阻的電流不超過(guò) 1mA,之所以如此,主要是因?yàn)楫?dāng)電流從熱電阻中通過(guò)時(shí),會(huì)在其感溫元件及引線(xiàn)上產(chǎn)生焦耳熱,繼而形成相應(yīng)的溫度梯度,受這種內(nèi)部熱效應(yīng)影響,電阻的溫度會(huì)逐漸身高,引發(fā)測(cè)量偏差問(wèn)題。因此,在工業(yè)熱電阻檢定環(huán)節(jié),如果使用的是數(shù)字多用表,應(yīng)該將其調(diào)節(jié)到低電流檔�?紤]內(nèi)容熱效應(yīng)引發(fā)的測(cè)量偏差大小會(huì)受到流經(jīng)熱電阻電流大小的影響,不能一概而論,為了保證檢定結(jié)果準(zhǔn)確可靠,采用兩支工業(yè)鉑熱電阻,在 0℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn),保持其他試驗(yàn)條件不變,僅僅增加通過(guò)鉑熱電阻的電流值,試驗(yàn)結(jié)果如表 1 所示。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)表
    結(jié)合表 1 數(shù)據(jù)分析,雖然通過(guò)增加流經(jīng)鉑熱電阻電流的方式,能夠提升測(cè)量的靈敏度,不過(guò)電流越大,電阻內(nèi)部熱效應(yīng)也越大,測(cè)量偏差值同樣會(huì)隨之增大。當(dāng)電流達(dá)到 5mA 時(shí),1 號(hào)鉑熱電阻的測(cè)量值如果換算成溫度,較上級(jí)計(jì)量部門(mén)的檢定結(jié)果高出約 0.03℃,2 號(hào)鉑熱電阻測(cè)量值在換算成溫度后,較檢定結(jié)果高出 0.04℃。因此,在工業(yè)熱電阻檢定中,應(yīng)該對(duì)電流進(jìn)行控制,在保證測(cè)量靈敏度的情況下,盡可能減小自熱效應(yīng)[5] 。
3 結(jié)語(yǔ)
    工業(yè)熱電阻檢定中,可能出現(xiàn)檢定結(jié)果偏差的問(wèn)題,對(duì)偏差產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析,主要是工作人員的操作缺乏規(guī)范性�;诖耍瑧�(yīng)該對(duì)工業(yè)熱電阻檢定步驟進(jìn)行明確,做好風(fēng)險(xiǎn)分析預(yù)防工作,采取有效措施來(lái)減少和杜絕偏差,以此來(lái)保證檢定結(jié)果真實(shí)有效。
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