溫控儀表現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量誤差分析

秦濤

摘要：隨著我國(guó)工業(yè)的迅速發(fā)展，人們對(duì)工業(yè)儀表儀器計(jì)量精確度的要求越來(lái)越高，這使得儀表儀器設(shè)備生產(chǎn)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)逐步提升。溫控儀表是重要的現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量工具，它的計(jì)量精確度對(duì)工業(yè)生產(chǎn)具有重要影響，導(dǎo)致溫控儀表在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量時(shí)出現(xiàn)誤差的來(lái)源有許多種，我們一定要利用有效方法，盡可能的減少溫控誤差出現(xiàn)概率，使溫控儀表的現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量工作最大化的服務(wù)于生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：溫控儀表；現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量；誤差分析；

導(dǎo)言：

溫控儀表是工業(yè)生產(chǎn)和管理時(shí)經(jīng)常運(yùn)用的計(jì)量溫度的工具，溫控儀表在現(xiàn)場(chǎng)溫度計(jì)量工作中具有重要作用。然而實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量時(shí)，溫控儀表常受信號(hào)線及溫度校驗(yàn)儀的影響，知識(shí)計(jì)量結(jié)果存有偏差，嚴(yán)重影響計(jì)量質(zhì)量。所以，研究溫控儀表誤差問(wèn)題具有重要意義。

一、溫控儀表現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量概況

現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量的溫度儀表類型主要有四種，其中雙金屬與壓力式類型的溫度計(jì)的主要功能就是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫度進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，而熱電阻與熱電偶類型的溫度計(jì)，除了具有上述功能之外，也能夠?qū)囟冗M(jìn)行有效的控制，也就是說(shuō)，它能夠按照現(xiàn)場(chǎng)需要來(lái)調(diào)節(jié)溫度，不會(huì)使溫度出現(xiàn)過(guò)高或者過(guò)低的現(xiàn)象，但是這種類型的溫度計(jì)要想真正的發(fā)揮這兩項(xiàng)功能，還需要一個(gè)輔助的設(shè)備那就是溫控儀表。這四種類型溫度計(jì)，后兩種比較常用，后兩種溫度計(jì)與溫控儀表組合在一起就成為一個(gè)相對(duì)比較完善的溫度測(cè)量控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的使用方式有很多種，其中比較常見(jiàn)的有6種，但是這6種中最適合使用的是現(xiàn)場(chǎng)整體測(cè)量的方式。但是其使用范圍并不廣，這主要是因?yàn)槭褂眠@種方式的成本有些企業(yè)承擔(dān)不起，而計(jì)量條件相比較而言還不算成熟，最重要的是有些企業(yè)并不重視這種計(jì)量方式。因?yàn)樵诂F(xiàn)場(chǎng)計(jì)量時(shí)，熱電阻與熱電偶類型的溫度計(jì)存在比較明顯的劣勢(shì)，其中最嚴(yán)重的就是其探頭比較容易腐蝕，需要頻繁進(jìn)行更換，而且這兩種類型的溫度計(jì)都安裝在管道上或者其他密閉性比較好的容器上，如果需要將其拆卸下來(lái)，不僅會(huì)影響管理與容易的密閉性，還會(huì)影響生產(chǎn)效率，如果更換的時(shí)間比較長(zhǎng)，甚至?xí)a(chǎn)生嚴(yán)重后果，所以一般在現(xiàn)場(chǎng)最普遍的使用計(jì)量方式是現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量溫控儀表的方式。

二、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(guò)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。

三、溫控儀表現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量誤差分析

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、溫度設(shè)定值不合理、溫度傳感器（即熱電偶）因素等。

1.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)，但還是會(huì)存在一定的誤差，這種誤差極小，幾乎可以忽略不計(jì)。

2.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(guò)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(guò)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。

3.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(guò)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。

4.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。

5.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(guò)程中，熱電偶仍會(huì)產(chǎn)生一些誤差，這些誤差主要來(lái)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(guò)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(méi)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。

四、解決溫控儀表計(jì)量誤差的方法

經(jīng)過(guò)分析溫控儀表計(jì)量誤差的來(lái)源，可以得知溫度校驗(yàn)儀引起的誤差非常小，可以將其忽略，其他因素引起的誤差，可以采取一些措施進(jìn)行消除或降低。

1.解決信號(hào)線的電阻分壓?jiǎn)栴}

正常情況下，分度表標(biāo)準(zhǔn)電壓是可以知道的，信號(hào)線電阻與溫控儀表電阻能夠利用歐姆表進(jìn)行測(cè)量而得出。如：動(dòng)圈式溫度調(diào)節(jié)儀輸入電阻是200歐姆，所以，能夠按照電壓和電流計(jì)算公式：電流=電壓/電阻，來(lái)求得溫控儀表標(biāo)準(zhǔn)電壓，指導(dǎo)溫控儀表標(biāo)準(zhǔn)電壓后，在利用分度表，分析并計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)溫度值。合理選擇信號(hào)線對(duì)控制溫控儀表溫差具有重要作用，實(shí)際選擇過(guò)程中，可以充分利用公式U溫=I*R溫、I=U標(biāo)/（R信+R溫），將信號(hào)線電阻滿足一定條件，來(lái)控制誤差在較小范圍內(nèi)。

2.解決溫度補(bǔ)償導(dǎo)致的誤差

一般情況下，利用將參考端所在室的室溫與溫差電勢(shì)相加之和所對(duì)應(yīng)的毫伏數(shù)，就可以準(zhǔn)確看出溫控儀測(cè)量端實(shí)際溫度。溫控儀參考端室溫和溫差電勢(shì)相加之和是利用電路顯示在數(shù)字溫度指示儀上的，這個(gè)所利用的電路也叫參考端的補(bǔ)償電路。補(bǔ)償電路的種類有很多，補(bǔ)償電路運(yùn)用的熱敏補(bǔ)償元件種類也有很多。其工作原理都是把熱敏補(bǔ)償元件裝設(shè)在熱電偶的接線端周圍，用補(bǔ)償元件測(cè)量溫度高低，進(jìn)而控制補(bǔ)償電路的輸出電壓，最終實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償?shù)哪康?。在?dòng)圈式儀表和熱電偶相配套的電路里，通常運(yùn)用參考端溫度補(bǔ)償器，它的工作原理和數(shù)字指示儀參考端補(bǔ)償電路相同。

3.合理選擇儀表

在選擇溫控儀表時(shí)，要選取測(cè)量范圍和精度等級(jí)都能滿足實(shí)際測(cè)量要求的儀表。選擇儀表過(guò)程中，全面考慮溫控儀表的穩(wěn)定程度、溫控范圍、分辨率、精度等級(jí)、操作方法、靈敏度、自動(dòng)化程度、抗干擾能力等。所選溫控儀表的這些規(guī)格一定要和實(shí)際測(cè)量對(duì)象情況相符。

4.定期檢查溫控儀表

溫控儀表在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)用以后，很容易受各種外界因素影響，致使自身測(cè)量精確度下降。所以，工作人員要定期檢查與校驗(yàn)溫控儀表，從而保證儀表自身計(jì)量質(zhì)量，最終降低溫控儀表在現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量時(shí)出現(xiàn)誤差率。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，可知溫控儀表在現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量時(shí)總是不可避免的會(huì)出現(xiàn)誤差，但是這種誤差并不是來(lái)自于溫控儀表自身，因?yàn)樵跍乜貎x表設(shè)計(jì)與制造時(shí)，都是經(jīng)過(guò)層層把關(guān)，而且在制造完成之后，還要進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量，所以其誤差主要是因?yàn)橛?jì)量過(guò)程中，相關(guān)人員要引起注意。

參考文獻(xiàn)：

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