論溫控儀表現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量時(shí)的誤差來源及其解決辦法

摘要：現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量溫控儀表方式是目前工業(yè)生產(chǎn)中最常用的溫度測(cè)量控制方式，它的優(yōu)點(diǎn)是不需要拆卸探頭、操作簡(jiǎn)單、計(jì)量所需時(shí)間短等。溫控儀表現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量時(shí)的誤差即溫控儀表顯示的數(shù)值與待校點(diǎn)溫度值之間的差額。出現(xiàn)這種誤差的原因有：溫度校驗(yàn)儀的因素、信號(hào)線的因素、補(bǔ)償溫度不同、儀表選型不當(dāng)、溫度設(shè)定值不合理、溫度傳感器（即熱電偶）因素、外界干擾等。其中，溫度校驗(yàn)儀引起的誤差可以忽略不計(jì)，而其他引起誤差的原因都可以在通過一些辦法來減小或消除，這些方法主要包括：合理選擇信號(hào)線、補(bǔ)償溫度替換、儀表的合理選擇、溫度設(shè)定值的準(zhǔn)確設(shè)定溫度傳感器（即熱電偶）經(jīng)常測(cè)量固定溫度點(diǎn)時(shí)減少誤差的方法、定期檢定溫控儀表。

關(guān)鍵詞：溫控儀表現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量誤差解決方法

1 溫控儀表及計(jì)量方法

溫度是工業(yè)生產(chǎn)中重要的工藝參數(shù)之一，溫控儀表廣泛應(yīng)用于造紙、塑料制品、冶金、化工、食品加工、線纜等工業(yè)生產(chǎn)中，在設(shè)備加熱系統(tǒng)中，溫控儀表起到了至關(guān)重要的作用，它可以對(duì)設(shè)備加熱系統(tǒng)進(jìn)行溫度控制，正確執(zhí)行工藝參數(shù)。

一般，溫控儀表采用的原理是溫度補(bǔ)償原理，按測(cè)溫方式的不同，溫控儀表可以分為接觸式和非接觸式兩種；按控制方式的不同，可分為動(dòng)圈式溫控儀表和數(shù)顯溫控儀表。接觸式儀表可靠、測(cè)量精度高，但是其相對(duì)較簡(jiǎn)單，不能測(cè)量高溫，并且會(huì)出現(xiàn)測(cè)溫延遲現(xiàn)象；非接觸式溫控儀表主要通過熱輻射原理測(cè)量溫度，其特點(diǎn)是測(cè)溫范圍廣、反應(yīng)速度快，但是相對(duì)測(cè)量誤差較大。

溫控儀表與熱電偶（或熱電阻）組成的溫度測(cè)量控制系統(tǒng)的計(jì)量方式主要有六種：現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量溫控儀表、現(xiàn)場(chǎng)整體計(jì)量溫度測(cè)量控制系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室計(jì)量溫控儀表、實(shí)驗(yàn)室計(jì)量溫控儀表探頭、現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量溫控儀表和實(shí)驗(yàn)室計(jì)量溫度探頭、實(shí)驗(yàn)室計(jì)量溫控儀表和實(shí)驗(yàn)室計(jì)量溫度探頭。與實(shí)際情況最相符的是第二種——現(xiàn)場(chǎng)整體計(jì)量溫度測(cè)量控制系統(tǒng)，但是由于這種計(jì)量方式需要的成本高、需要滿足的條件多，而第一種現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量溫控儀表不需要拆卸探頭、操作簡(jiǎn)單、計(jì)量所需時(shí)間短，所以現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量溫控儀表得到了廣泛應(yīng)用。

2 溫控儀表現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量時(shí)的誤差來源

溫控儀表在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)，主要采用標(biāo)稱電量法。溫控儀表現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量時(shí)的誤差即溫控儀表顯示的數(shù)值與待校點(diǎn)溫度值之間的差額。出現(xiàn)這種誤差的原因有：溫度校驗(yàn)儀的因素、信號(hào)線的因素、補(bǔ)償溫度不同、儀表選型不當(dāng)、溫度設(shè)定值不合理、溫度傳感器（即熱電偶）因素、外界干擾等。

溫度校驗(yàn)儀的因素。溫度校驗(yàn)儀的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)雖然要高于普通標(biāo)準(zhǔn)，但是還是會(huì)存在一定的誤差，但是這種誤差極小，幾乎可以忽略不計(jì)。

信號(hào)線的因素。信號(hào)線因素是指由于信號(hào)線自身的電阻能夠產(chǎn)生分壓，從而造成計(jì)量誤差的現(xiàn)象。這種誤差的測(cè)量可以通過兩個(gè)公式一張分度表計(jì)算。首先是I=U標(biāo)/（R信+R溫），其中I表示閉合電路的電流，U標(biāo)表示溫度校驗(yàn)儀輸出的標(biāo)稱電壓，R信表示信號(hào)線的電阻，R溫表示溫控儀表的輸入電阻。第二個(gè)公式是U溫=R溫×I，其中，U溫為經(jīng)過信號(hào)線的分壓。根據(jù)這兩個(gè)公式計(jì)算出U溫后，對(duì)照分度表，得出誤差值。

補(bǔ)償溫度不同。補(bǔ)償溫度不同是指由于溫控儀表中溫度補(bǔ)償器（或溫度補(bǔ)償電路）與溫度校驗(yàn)器中溫度補(bǔ)償器的補(bǔ)償溫度不同所產(chǎn)生的誤差。在現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量過程中，熱電偶的測(cè)量端一般都放置在待測(cè)環(huán)境中，其接觸的溫度為待測(cè)環(huán)境的溫度。而參考端卻多采用室內(nèi)溫度。

儀表選型不當(dāng)。在選擇儀表時(shí)，如果儀表的型號(hào)不符合要求或者儀表精度不滿足要求，都會(huì)造成現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)的誤差。

溫度設(shè)定值不合理。溫度設(shè)定值不合理會(huì)直接影響工藝參數(shù)的執(zhí)行，造成誤差。

溫度傳感器（即熱電偶）因素。熱電偶具有測(cè)量精度較高、測(cè)量范圍較廣、構(gòu)造簡(jiǎn)單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，但是在使用過程中，熱電偶仍會(huì)產(chǎn)生一些誤差，這些誤差主要來源于其補(bǔ)償導(dǎo)線安裝不當(dāng)，接反補(bǔ)償導(dǎo)線的正負(fù)極；熱電偶拆卸和安裝過程中觸碰偶絲或補(bǔ)償導(dǎo)線，或者由于潮濕等原因，使得導(dǎo)線局部短路；熱電偶的分度號(hào)選擇不正確；熱電偶沒有及時(shí)清潔，有落灰等現(xiàn)象；熱電偶感應(yīng)電壓與信號(hào)線屏蔽地，使得信號(hào)受干擾。

外界干擾。有時(shí)由于溫控儀表自身抗干擾能力降低或者是外界電場(chǎng)電磁場(chǎng)等的干擾，造成溫控儀表現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量時(shí)的誤差。

3 溫控儀表現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量時(shí)誤差的解決方法

在上述溫控儀表現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量誤差來源中，因溫度校驗(yàn)儀產(chǎn)生的誤差可以忽略不計(jì)，而其他的誤差來源是可以通過一些方法來解決，這些方法主要包括：合理選擇信號(hào)線、補(bǔ)償溫度替換、儀表的合理選擇、溫度設(shè)定值的準(zhǔn)確設(shè)定溫度傳感器（即熱電偶）經(jīng)常測(cè)量固定溫度點(diǎn)時(shí)減少誤差的方法、定期檢定溫控儀表等。

合理選擇信號(hào)線。根據(jù)公式I=U標(biāo)/（R信+R溫）、U溫=R溫×I以及分度表，我們可以得知，如果要把誤差控制在一定范圍之內(nèi)，只需要信號(hào)線的電阻值滿足一定條件即可。

補(bǔ)償溫度替換。我們可以用溫控儀表溫度補(bǔ)償元件補(bǔ)償?shù)碾妷褐荡嬗煞侄缺聿榈脺囟刃ｒ?yàn)儀所處環(huán)境溫度對(duì)應(yīng)的電壓值來減少誤差。

儀表的合理選擇。在選擇溫控儀表過程中，應(yīng)選擇精度等級(jí)、測(cè)量范圍等滿足測(cè)量要求的儀表，在選擇儀表過程中，主要考慮：溫控儀表的精度等級(jí)、穩(wěn)定程度、靈敏度、分辨率；溫控儀表的操作方法、自動(dòng)化程度；溫控儀表的抗干擾能力；溫度儀表的溫控范圍等。溫控儀表的上述規(guī)格應(yīng)與測(cè)量對(duì)象的情況相符合。

溫度設(shè)定值的準(zhǔn)確設(shè)定。應(yīng)認(rèn)真按照工藝參數(shù)，設(shè)定好溫度設(shè)定值。

溫度傳感器（即熱電偶）經(jīng)常測(cè)量固定溫度點(diǎn)時(shí)減少誤差的方法。如果溫度傳感器（即熱電偶）經(jīng)常測(cè)量固定溫度點(diǎn)，那么可以在熱電偶測(cè)量端處于這一固定溫度點(diǎn)時(shí)，將熱電偶的接線盒拆開，使用標(biāo)準(zhǔn)毫伏表測(cè)量熱電偶的溫差熱電勢(shì)，再使用標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)測(cè)量熱電偶接線盒周圍環(huán)境的溫度，用分度表查出該溫度下的溫差熱電勢(shì)，把熱電偶與該溫度下的溫差熱電勢(shì)相加，用分度表查出相應(yīng)溫度，然后查看溫控儀表的顯示溫度，兩者之差可以通過對(duì)溫控儀表定位器的調(diào)節(jié)（或者對(duì)溫控儀表修正參數(shù)的修改）來消除。

定期檢定溫控儀表。應(yīng)該定期對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用的溫控儀表進(jìn)行校驗(yàn)或者定期到計(jì)量部門檢定溫控儀表。這主要是消除由于溫控儀表本身不合格造成的誤差。

其他方法。加強(qiáng)操作規(guī)范的培訓(xùn)，按照流程正確操作，消除因?yàn)椴僮鞑灰?guī)范引起的誤差。盡量消除一些外界的干擾，如采用屏蔽線接地等。

4 結(jié)語

溫控儀表現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量的誤差來源有很多種，如：溫度校驗(yàn)儀的因素、信號(hào)線的因素、補(bǔ)償溫度不同、儀表選型不當(dāng)、溫度設(shè)定值不合理、溫度傳感器（即熱電偶）因素、外界干擾等。而溫控儀表現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量誤差的存在會(huì)影響工藝參數(shù)的執(zhí)行，從事影響工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量等，所以在現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量時(shí)，我們應(yīng)該采取一些方法，盡量減少溫控誤差，使溫控儀表現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量最大化地為生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)服務(wù)。

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