温度变送器现场检定经验探析

    摘要：温度变送器多用于工业领域温度信号的采集和传输，信号的精度会监控造成较大的影响，需要定期对温度变送器进行检定。很多温度变送品检测装置的体积和重量都比较大，检定数据结果受到人为因素影响较大。本文对热电阻温度变送器原理和结构进行叙述，并对温度变送器检定办法进行深入地分析，最后对温度变送器整体校验要求进行探讨，对制定出科学合理的温度变送器检定办法提出建议，可以更好地满足温度变送器现场检定要求，可以更好地满足工业生产的需要。

    随着温度变送器应用范围变得更加广泛，检定业务也变得繁重起来。对温度变送器进行现场检测定需要的仪器设备较多，携带起来十分不便，线路比较复杂，检定数据较多，检定结果会受到人为因素影响较大。

    1  热电阻温度变送器
    利用热电阻元件测量温度，是依据半导体电阻值会跟着温度的改变而产生相应的变化。在温度测量过程中，半导体数值的变化会通数据线输入到监测系统当中，温度测量现场与监测装置相互之间的距离较远，需要对导线电阻值进行修正。受到季节因素的影响，温度采集数值修正的要求也有差异。这就对需要实现温度数据远传和高精度测量提出了更高的要求，为了解决该问题，会把测量电阻和温度变送器共同进行装配，采用温控仪表实现对温度进行测量。测量仪表把热电阻产生的阻值变化，转变为标准的数据信号 4 ～ 20mA或通讯信号，可以有效地防止由于通信线路过长而产生的测量误差，可以有效地提高测量精度，从而为用户使用带来很大便利，具体结构如图 1 所示。

    2  温度变送器检定办法
   （1）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，具体配置如图 2 所示。

    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。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（表 1）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（表 2），温度变送器检定数据见表 3，热电阻温度变送器检定之后在标准温度场与二等标准水银温度进行比较分析数据见表 4 所示。

    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）为了使校准结果达到很高的精度，需要在进行检定时对温度变送器、热电阻和标准器等形成的误差进行消除。对热电阻误差消除方面，需要使检定的热电阻达到要求的插入深度，如果深度值达不到要求，那么就会形成测量误差。

    为了避免深度因素产生的误差，需要把铂电阻温度变送器插入深度减去感温元器件长度，使其达到以金属保护管长度的 15 ～ 20 倍，或者是非金属保护管长度的 10 ～ 15 倍。比如，把直径尺寸为 6mm 铂感温电阻投入 80℃的空气浴内，插入深度和铠装电阻直径比超过某数值时，可以有效地减少插入深度带来的误差。热电阻温度变送器应用的热电阻元件会配有套管，保护管尺寸越小，则会达到理想的检定结果，否则，检定数据就会受到更大的影响。可以对温度测量仪表的选型提供前提，也就是在同样的性价比条件下，热电阻温度变送器套管不可以过粗。比如，检定三只直径尺寸分别为 6、8 和 12mm 热电阻温度变送器，从保护管直径而导致的误差数值中可以发现，如果直径尺寸越小，那么在检定时就会形成更小的误差。

    从标准器选用对误差的影响方面，在对热电阻温度变送器进行全面检定，应该关注热电阻温度计保护管对数据采集造成的影响，尽量采用水浴温度场。如果温场装置采用携带式炉体，需要在温场套管中填入导热硅脂，可以提高数据校验效率和精度。除此之外，干式炉具备空气浴特点，无法达到很高的精度，利用干式炉装置作为标准温场，需要标准温度计校验温场实际温度，对被检定仪表输出进行调整。如果需要检定较多的温度变送器，与检定实验室距离不远，可应用热电阻全自动检定系玄参，可以达到很快的检定速度，内置的处理器可以对数据进行快速处理，从而可以对数模转换在内的误差进行检定。从温度变送器部分影响误差消除方面来看，在进行整体校验以前，应该使电动温度变送器输出信号达到检定规程的要求。

    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。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。

    4  结语
    综上所述，温度变送器的检定对于获取到准确的温度信号至关重要，检定工作人员需要对热电阻温度变送器原理进行了解，制定出科学合理的温度变送器检定办法，满足整体校验各项要求，从而为工业生产进行服务。