一体化温度变送器校准方法初探及不确定度评定

李金华 冯彬

摘要：一体化温度变送器具有非常多的优点，在侧面搅拌结构、局部保温和强化散热等技术方面能够有效提高温场性能，有利于提高测量数据的准确性。通过一体化温度变送器校准方法系统的确定，可以有效解决一体化温度变送器在实际工作中的数据处理问题和线路连接问题，减少干扰因素的影响，从而有效提高检测工作质量和效率。

关键词：一体化温度变送器;校准方法;不确定度评定

一体化温度变送器主要是依靠温度测量技术和电子技术进行结合所形成的温度控制技术，能够将温度变量转化为可传送的输出信号仪表，一体化温度变送器的主要用于工业生产过程中对温度参数的控制和测量，一体化温度变送器在使用过程中可能会存在不确定度的影响，找出不确定度的影响因素，提出相关的解决对策，能够有效提高一体化温度变送器的校准精度，进而提高工业生产中对温度测量和控制标准，常见的一体化温度变送器可以分为热电阻和热电偶两种类型。

1一体化温度变送器校准系统的设计

1.1总体设计

一体化温度变送器校准系统主要包括标准恒温槽、多路数据采集装置、标准铂电阻温度计以及计算机等。在进行控制过程中标准恒温槽采用PID控温，能够将工作区域的温度控制在所设定的温度点，多路数据采集装置将标准铂电阻温度计进行连接，为一体化温度变送器提供24伏的直流电源，计算机为主要的控制元件，利用计算机接口实现标准恒温槽和多路数据采集装置之间的通信功能，可以有效实现温度变送器的校准系统。

1.2校准系统的硬件设计

一体化温度变送器校准系统可以提供标准的恒温槽，在该恒温槽中设有两组PID控温系统，能够有效实现高温和低温之间的有效切换，从而确恒温槽的稳定性。另外，恒温槽有外部通信接口，能够和计算机的控制程序进行连接，实现自动温度控制。利用PWM技术，可以将220度交流电源转化为24伏直流电源，为一体化温度变送器提供动力来源。在进行测量过程中采用24位AD芯片的测量模块进行电阻测量和电流测量，测量的精确数可达7位，能够有效满足一体化温度变送器的测量要求。并且，该硬件设计能够有效实现人机互换的通讯模式，不仅可以单独使用，还可以进行联机使用，提高校准系统的灵活性。

1.3校准系统的软件设计

在确保一体化温度变送器各个功能组件正常运行的状态下，计算机能够对标准恒温槽进行温度控制，利用标准铂电阻温度计能够有效实现监测工作区域的温度误差和稳定性，依靠测量数据能够判断工作区域是否符合相关标准，如果工作区的温度不符合要求，需要进行温度控制，如果工作区域的温度符合要求，则需要依据多路数据采集装置对铂电阻温度计的监测数据进行录入。当数据采集结束以后，判断温度点是否满足校准目标，如果出现需要校准的温度点，则会进入校准过程，当所有温度点校准完成以后，依靠装置系统软件，进行数据处理并形成相应的校准记录。软件系统的设定能够直观的反映出工作区域的温度变化情况，并且该校准软件系统的操作方法较为简单，计算机页面显示简洁。

2校准装置

一体化温度变送器校准装置包括计算机、标准铂电阻温度计和恒温槽。将标准铂电阻温度计和一体化温度变送器放置于工作区域内，计算机依靠校准温度点对工作区域内的温度进行控制，标准铂电阻温度计对工作区域内的温度进行实时监测，当工作区域内的温度满足条件时读取相应的测量数据。

2.1基于侧面搅拌结构的恒温工作区域

恒温工作区域内的侧面搅拌结构主要是依靠扇叶转动可以有效增加搅拌结构的搅拌力度，从而有效提高恒温工作区域的性能指标。另外，搅拌结构会安装在工作腔体的侧面，可以有效扩展工作腔体的深度，从而有效解决温度计测量仪器的插入深度不足。

2.2局部温度控制和强化散热

一体化温度变送器校准装置将多种功能模块形成高度集中，并集成于同一便携式恒温槽内，可以有效解决工作区域内介质温度对测量仪表的影响。一体化温度变送器在恒温区域进行保温措施，可以有效控制恒温工作区对外的热传递。另外，除去局部保温技术减少高温介质向外的散热，利用一体化温度变送器校准装置进行强化散热措施，在一体化恒温变速器恒温槽的底部安装散热风扇，顶部安装排风口，可以将恒温槽内的余热进行排除。

3校准方法及不确定度分析

为了能够说明一体化温度变送器校准系统能够满足日常的校准工作，选择配有Pt100的铂热电阻传感器、测量范围保持在0到100摄氏度、测量精度在0.5级、输出电流为4到20mA的一体化温度变送器校准为研究对象，进行不确定性研究及分析。

3.1校準方法

将铂电阻温度计和一体化温度变送器一起插入恒温槽中，利用计算机多路采集监控系统，进行实时检测和处理，显示出合格的铂电阻温度计温度值和一体化温度变送器的电流值。

3.2不确定度来源

（1）铂热电阻温度计引入的不确定度：第一，铂热电阻温度计本身的自然效应所以引起的不确定度;第二，铂热电阻温度计稳定性引入所造成的不确定度;第三，数字多用表在运行过程中所引起的不确定度。

（2）一体化温度变送器引入的不确定度：第一，数字电流表在使用过程中的误差引入的不确定度;第二，数字电流表的分辨力波动造成的不确定度;第三，恒温槽温场温差造成的不确定度;第四，一体化温度变送器重复测量值造成的不确定度。

4结束语

通过对一体化温度变送器校准装置的分析以及评定，可以看出一体化温度变送器在工业温度控制领域的应用非常广泛，随着校准业务的不断增长，该校准装置能够有效解决一体化温度变送器在实际工作中线路连接复杂、数据处理程序繁琐等相关问题，减少在测量过程中干扰因素的影响，有效提高检测工作的质量。

参考文献

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