Pt100油温监测系统在燃油加油机检定中的应用

郭 良 郭思聪

(1.杭州市萧山区质量计量监测中心，杭州 311202；2.浙江大学， 杭州 310007)

0 引言

我国燃油加油机检定按JJG 443—2006《燃油加油机》检定规程要求，需对加油机内流量测量变换器输出的油温tJ(由油枪口处油温代替)和量器内的油温tB进行测量，然后根据7.6.1给出的公式得出tJ℃下给出的实际体积值。温度测量准确与否，对加油机准确性的判断非常重要。笔者在检定过程中针对油温的测量碰到了一些问题，在此和大家一起探讨。

1 油温测量在检定过程中的问题

1.1 玻璃温度计的测量位置对测量结果的影响

JJG 443—2006《燃油加油机》检定规程中7.4.3.2辅助设备要求温度计测量范围-25～55℃，最小分度值0.2℃。现在大多数计量检定技术机构在实际工作中使用廉价的全浸玻璃温度计。玻璃温度计在使用中必须与被测介质达到热平衡时方可读数，要达到这个平衡，全浸玻璃温度计需要较长的响应时间并且全浸玻璃温度计露出液注长度应不大于15mm。当测量油枪口处油温tJ时，温度计露出液注长度远大于15mm，需要用公式修正。当玻璃温度计测量量器内油温时，须在温度计上端系上耐油的绳子，再将温度计浸至金属量器中部，但计数时仍须将温度计提至计量颈，测量结果往往是一个接近于计量颈与主体连接处的油温值的一个值，不能准确反应金属量器中部的温度。特别是在检定汽油油品时，计量颈处因汽油汽化，使得计量颈处的油温明显低于金属量器中部，对测量结果的影响更大。

1.2 玻璃温度计响应时间对测量结果的影响

油枪口处油温tJ的测量。油枪口处油温tJ替代的是流量测量变换器输出的油温。由于加油机软管和地下管道内的燃油易受环境温度影响，所以油枪口处的油温也是一个变化的量。并且，环境温度与油罐内油温的温差越大，两次加油停顿时间越长，油枪口处的温度变化也越大。由于玻璃温度计响应时间较长，以至于测量结果不能客观反应油枪口处油温tJ。

2 解决措施

基于上述的两个问题，笔者建议大家使用Pt100铂电阻温度传感器。Pt100铂电阻温度传感器是一种稳定性和线性都较好的铂丝热电阻传感器。Ptl00是利用铂电阻的阻值具有正温度系数并呈一定函数关系的特性来进行测温，它把被测温度的变化通过热电阻阻值的变化实现，把电阻值转化成电压值来显示。

笔者设计了一套油温监测系统，最小分度值0.1℃，测量范围-30～60℃，由不锈钢管保护，测量快速，准确方便。其系统信号传输流程如图1所示。

图1 系统信号传输流程

其工作原理十分简单，根据检定规程7.6.1：

VBt=VB[1+βY(tJ-tB)+βB(tB-20)]

公式中的tJ、tB分别由Pt100传感器模块中的两个Pt100温度传感器测量，两个温度传感器分别固定于量器入口处和量器中心。通过采集模块采集Pt100传感器模块输出的tJ、tB两个温度信号，并对信号进行放大处理，再将采集的温度信号通过通讯模块传给计算机，经过计算机处理得出最后结果代入公式中，输出VBt。

3 注意事项

3.1 给Pt100传感器一个稳定的电源

Pt100传感器是通过电阻阻值的变化实现的，需要一个输出稳定的电源。考虑到加油机检定的实际情况，笔者采用铅蓄电池作为电源，单独为Pt100传感器和采集模块供电。铅蓄电池在使用过程中电压会慢慢降低，将势必影响到传感器输出值。笔者在铅蓄电池的输出端加一个DC/DC模块，经过DC/DC模块之后，再把电源输出。DC/DC模块内含输入欠压闭锁功能，当电池输出电压低于模块设定的最低值时，模块会自动启动闭锁功能，系统报警。经过DC/DC模块之后的电源受铅蓄电池电压降低的影响较小。

3.2 剔除影响，取得稳定值

Pt100所测得的值经常是一个变化的量，怎么才能测得一个能相对客观地反应油温的值呢？首先需确认一点，这个值需剔除开始阶段那部分不稳定温度，测得一个稳定值作为相对真值。稳定温度检测的流程：启动加油机，油温监测系统一并启动，系统启动一定时间后，温度检测模块开始工作，以设定的间隔时间采集Pt100传感器的信号；传感器信号经数模转换模块，由模拟信号转变为数字信号，然后传送给计算机。计算机在接受到一定数量的相同温度值后，认为此温度即稳定温度。

3.3 软件拟合，取得真值

Pt100传感器的测得值由于电桥电压、仪表放大器和AD转换器非线性等带来误差，使得PtlO0型传感器的线性度较差，加之笔者设计的这个系统有两个Pt100传感器，而规程公式中tJ与tB之差对最后的结果有很大的影响。所以需对Ptl00温度传感器的测得值进行线性化拟合。我们采用的传感器零点矫正方法为软件阻值补偿法。阻值补偿法如图2所示。

图2 软件阻值补偿法

曲线Y2为根据Pt100温度阻值对照表通过描点并拟合得到的曲线，曲线Y1为第一个传感器经过测试后的温度阻值曲线，同样Y3为第二个传感器的温度阻值曲线。以温度T0为例，在这一温度上，Y1对应的阻值为R1，Y3对应的阻值为R3，通过补偿将Y1和Y3在T0温度上的阻值都整合到Y2上，补偿值分别为a和β，经过每一个测试点的补偿得到两个数组{a}和{β}。这就是传感器的软件补偿过程，经过补偿后两个传感器就都矫正到零点，可视为同一个标准的传感器使用。

4 结束语

油温监测系统使得对温度数据的采集和监测趋于自动化、智能化，温度采集系统的稳定性和可靠性得到提高。同时，温度数据可以直接输入计算机的原始数据库，并通过打印机直接打印输出。这种温度采集监测方式是温度监测的一种必然趋势。

[1] JJG 443—2006燃油加油机.中国计量出版社，2006

[2] JJG 130—2004工作用玻璃液体温度计检定规程.中国计量出版社，2004

[3] 王金良.铂热电阻线性化电路的研究.计量技术，1990(3)

[4] 温晓清,等 .自校式铂电阻数字测温仪可靠性的实施.计量技术，2008(5)