温度变送器现场检定经验探析

于爱水

东营市计量测试检定所 山东东营 257091

温度变送器是一种将温度变量转换为标准化输出信号的仪表，温度变送器已经广泛应用于各行各业的生产过程中，其具有高准确度、高稳定性等优点，不受外界环境干扰等性能[1]。本文通过分析温度变送器的工作原理与分类，提出了影响温度变送器测量误差的主要因素，并针对误差值不确定性的评定方法进行探讨。以期通过本文的阐述为设计和应用提供参考，同时也为更好地解决变送器温度附加误差提供理论依据。

1 热电阻温度变送器

热电阻测温是根据检测导体或半导体电阻值随温度的变化而变化来测量温度的。在使用中热电阻一般安装在现场，电阻值通过输出引线连接到中央控制室来进行温度监控。由于现场和中央控制室一般距离较远，所以需要对连接导线的电阻值予以修正。同时，由于冬夏季温差较大，修正值也不相同[2]。这对于需要远传的要求准确测温的现场温度测量来说很不方便，所以化工企业一般使用将电动温度变送器和热电阻装配到一起的热电阻温度变送器仪表来进行现场温度检测。该仪表将现场热电阻测量的电阻值就地转换成（4-20）mA的电流信号进行传输，以避免由于导线压降和导线阻值带来的测量误差，给使用带来很大的方便。

2 温度变送器现场检定经验

2.1 温度变送器检定办法

热电阻温度变送器一种整体装置，可以对热电阻以及温度变送器分别进行检定，从而满足现场使用精度要求，也可把热电阻温度变送器整体进行校准。可选用一支标准热电阻元件，温度测量量程0-100℃，再采用温度变送器实现与热电阻元件的匹配，再配置温度为20-300℃的恒温场和冰点槽。对温度变送器和热电阻分别进行检定，之后进行安全装合后投入到温度场内，之后把获取到的测量值与二等标准水银温度计数值进行比较[3]。然后，对热电阻温度变送器实现全面的校验。把温度测量仪表存入标准温度场内，利用热电阻元件来对温度场具体温度进行测量，变送器装置会把电阻数值转变为标准的电流信号，对输出电流信号进行测量，换其转换成相应的温度值，并与二等标准水银温度计显示的数值进行比较，从而检定热电阻以及温度变送器，A级的铂热电阻可测量20-100度区间，误差为±（0.15+0.002）。当温度为0时的电阻值为100.1度，100度时电阻值为138.71度，α为0.00386，热电阻检定结果可以达到技术指标需求。0.5级温度变送器，可以测量0-100度的温度区间，误差为±0.5%，温度变送器检定结果可以达到性能指标需求。把两者组装之后存放到标准温度场内，把测量温度与二等标准水银温度计进行比较，温度变送器检定数对上述数据进行分析可以看出，如果单对温度变送器以及热电阻进行检定，组合装配使用之后温场测量和标准温度有着较大的差别，进行全面校验后测量数据和温度场真实温度较为相近，为热电阻温度变送器整体校准创造了前提，必须保证温度变送器和热电阻满足仪表技术需求。

2.2 校准装置的构建

按照上述要求构建校准装置。首先设备必须满足测量范围和准确度要求，其次整套装置要能够承受长途货运颠簸，装卸冲击和倒置等一些未知因素的影响。按照技术要求，变送器的温度最大允许误差为0.15℃。在本所实验室中我们大都使用二等标准铂电阻标准装置来进行校准，装置的测量水平满足校准的要求。但是由于校准地点在企业现场，受设备运输和安全检查以及校准工作效率等因素制约，只能使用便于运输且无移动部件的干井炉。在实验室中尝试使用干井炉AMETECK140B和FLUKE9171，配合相应的铂电阻数字温度计构成校准系统。这两台设备温度范围覆盖-10-50℃，通过不确定度分析发现干井炉构成的校准装置的测量不确定度U=0.05℃（k=2），基本能够满足要求。为验证方案是否可行，在实验室中将一台同型号的温度变送器分别在恒温液槽和两台配标准温度计的干井炉装置中进行了实际比较。在-15-80℃范围内，其三者的最大差值仅为0.03℃。可见此装置技术可行。为保险起见，我们特配备另外一支已校准的铂电阻作为核查标准，并携带了一台BEAMEXMC5，作为备用的24V以及核查和校验之用。每次出发前和返回后这些铂电阻温度计、干井炉、电测设备都要进行校准以检查在外出的校准中是否出现异常。

2.3 温度变送器整体校验要求

铂电阻与变送器接线方式有二线制、三线制和四线制。二线制电阻配线较为便捷，但引线电阻会带来附加误差。对精度测量要求较高时，需要有用四线制方式，可以避免内部引线电阻形成的误差，也可以消除连接误差。当前，没有颁布整体校验热电阻温度变送器的检定规范，为了保证温度变送器可以按着规定进行检定，应该编制检定相关标准或规范，明确适用的目的和范围，对校准条件和技术要求进行规定，对校准的具体项目、办法和流程做出说明，并对如何实现校准和数据处理确定描述[4]。在对热电阻温度变送器存在的故障进行检查，应该对变送器部分和热电阻部分进行系统、全面地检查。如果存在故障，需要更换相应元件进行更换，或者重新进行装配合后再进行调试，满足使用要求后再次进行检定。

3 结语

综上所述，通过对温度变送器测量结果的误差评定计算方法的研究，可以较准确地确定具体规格变送器的温度附加误差，为设计和应用提供了参考，也为更好地解决变送器温度附加误差提供了依据。