溫度校準儀校準規范編制說明 一、
任務來源 2009年國家質量監督檢驗檢疫總局下達“溫度校準儀校準規范”制定任務。由上海市計量測試技術研究院負責起草并協同了六個單位共同完成編寫任務,他們是:中國測試技術研究院,大連市計量所,山東省計量院,北京康斯特儀表科技股份有限公司,河北省計量院,浙江省計量院。 二、
產品概述及制定的目的和意義 溫度校準儀是用于校準(檢定)溫度顯示儀表的一種新型計量標準器,它也可以與熱電偶或熱電阻配合使用以測量溫度。是現代電子技術和微機在儀表制造領域應用的產物,在上個世紀九十年代末首先由國外引入,國內有能力的廠商也陸續研制并制造出一系列包括溫度校準儀在內的現場校準儀,這些儀器正在逐漸取代原有的實驗室測量儀器,進入現場校準的標準器行列。 由于目前國內還沒有相應的國家標準和行業標準,均按自身制定的企業標準生產,因此產品質量參差不齊。國外產品也有類似情況,因為也沒有相應的國際標準去規范產品的生產,直至2007年7月歐盟才頒布了關于溫度校準儀的校準指南EURAMET/cg-11/v.01《Guidelines on the calibration of temperature indicators and simulators by electrical simulation and measurement》
由于沒有統一的技術法規阻礙了新型計量標準器的量值溯源和進一步發展。因此,有必要盡快制定溫度校準儀的校準規范,以完善溫度儀表的量值溯源、促進新型計量標準器的有序發展。 三、
規范起草的技術依據 本規范的編寫是按照JJF1071-2000《國家計量校準規范編寫規則》要求進行;不確定度按照JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》進行評定。 校準方法參考了JJG617-1996《數字溫度指示調節儀》,上海計量院開展校準工作的規范JCJ/B031001.1-2004《溫度校準儀校準規范》和EURAMET/cg-11/v.01《Guidelines on the calibration of temperature indicators and simulators by electrical simulation and measurement》。 四、
規范內容說明 1.
關于規范的英文名稱 溫度校準儀國外產品的命名有多種,美國FLUKE公司為525產品的命名為“Temperature/Pressure Calibrator”,為744產品的命名為“Documenting Process
Calibrators”;歐盟校準指南EURAMET/cg-11/v.01的表述中為“Temperature Indicators and Simulators by Electrical Simulation and Measurement”。認為歐盟的命名用于校準規范較確切。
2.
關于范圍 按溫度校準儀實際工作的計量特性劃定該規范的適用范圍。其計量特性有兩個方面:測量和輸出。測量,是接受溫度傳感器的信號顯示被測量的溫度值;輸出,是以電氣方式模擬溫度傳感器的輸出特性。與這兩個方面的計量特性有關的是溫度傳感器,目前使用最廣泛的是熱電阻、熱電偶和溫度變送器(包括過程信號)。因此,本規范的適用范圍為:測量狀態時配接熱電阻或熱電偶以測量溫度,輸出狀態時可以模擬熱電阻、熱電偶或過程信號輸出的溫度校準儀。由于溫度校準儀實際是數字溫度指示儀和電壓源、模擬電阻的組合儀器,在當前電子技術和計算機技術相當發達的情況下,制造商往往將溫度校準儀和電學的計量儀器組合成多功能的校準儀,以適應日益需求的現場校準工作。因此,本規范也適用于多功能校準儀中屬于溫度校準的部分功能。 3.
關于計量特性 校準儀的主要計量特性為:測量誤差,輸出誤差,模擬熱電阻的激勵電流范圍和輸出設置的最小步進值。 由于溫度校準儀沒有統一的國家標準、行業標準和國際標準。因此,計量性能的指標均由制造商自定。均以絕對誤差的形式規定了校準儀的測量誤差和輸出誤差,技術力量的高低也反映在技術指標上。目前,對應于不同傳感器的測量誤差最小可以達到±(0.01℃~0.6℃);輸出誤差最小可以達到±(0.03℃~0.6℃)。 校準儀的激勵特性除了測量誤差和輸出誤差以外,激勵電流的適應范圍也應是模擬電阻的一個重要指標。但大部分校準儀的制造商沒有對激勵電流的適應范圍作必要的說明。在實際使用中由于溫度二次儀表的多樣性,測量時提供激勵電流的大小形式也不一樣,有時會出現與實物電阻的測量結果大相徑庭的異常現象,造成現場校準的尷尬。 模擬電阻用在計量中是一種新的技術。各制造商沒有提供相應的測量原理,為此查閱了相關的資料和專利(如
浙江中控技術股份有限公司的發明專利“數字式變阻裝置”)。同時通過實驗摸清模擬電阻的外特性,實驗結果表明模擬電阻應具有一定的激勵電流范圍。對于Pt100模擬熱電阻的激勵電流在1mA附近應有一定范圍(輸出誤差符合要求為前提),有些可以達到0.3mA~8mA,有些為0.1mA~4mA;對于Pt1000模擬熱電阻的激勵電流在0.1mA附近應有一定范圍。 模擬熱電阻和模擬熱電偶輸出應有一定的最小步進值,適用于校準模擬式溫度二次儀表。最小步進值一般有0.1℃,0.01℃和0.001℃。 4.
關于校準條件 校準條件包括校準用標準器、配套設備和校準環境條件。為了使測量結果具有盡可能小的不確定度,需要建立一種較優越的環境條件,降低環境因素對標準器帶來的附加誤差,需要具備一定準確度要求的標準器及配套設備。本規范是按上述原則確定校準條件的。 5.
關于校準項目 兩項校準:測量誤差和輸出誤差; 兩項檢查:激勵電流和最小步進值。 6.
關于校準方法 測量誤差的校準方法是參考了JJG617-1996《數字溫度指示調節儀》中輸入被檢點標稱電量值的測量方法,以多次測量的平均值計算測量誤差。 輸出誤差的校準方法是參考了上海市計量院2004年的《溫度校準儀校準規范》和歐盟2007年溫度校準儀的校準指南。 激勵電流的測量是與模擬熱電阻輸出的測量同時進行。測量用標準器為電橋,利用電橋在測量電阻值時可以改變電流的方向和大小的性能。通過試驗,方法可行。 溫度輸出最小步進值的檢查可以與輸出誤差的校準同時進行,測量并記錄最小步進值的實際輸出值。 7.
關于數據處理 由于校準過程的測量涉及數據的計算和換算,本規范按數據修約的原則規定了數據處理過程中的相關細節,根據JJF1059的要求規定了測量結果和不確定度表示的原則。 五、
關于校準結果的表達和復校時間間隔 校準結果表達中的描述采用了JJF1071-2000中規定的內容。其中“校準結果及其測量不確定度的說明”中給以具體化的要求:應給出每個被校點溫度對應的輸出平均值或折算成溫度值(也可以用相應的誤差形式出現),以及相應的擴展不確定度和包含因子,如各被校點的擴展不確定度相差不大,可以取最大的代替。 復校時間間隔以自定為原則,但給予不超過一年的建議。 六、
附錄的設置 設置了4個附錄。 附錄A,補償導線的校準方法。由于補償導線在校準儀測量結果的不確定度評定中具有舉足輕重的地位。因此,統一校準方法和正確的不確定度評定很重要。 附錄B,溫度校準儀校準原始記錄格式。給出原始記錄格式的模板,以求完整的信息記錄。 附錄C,溫度校準儀測量結果(示值誤差)的不確定度評定。給出評定實例。 附錄D,溫度校準儀測量結果(輸出誤差)的不確定度評定。給出評定實例。 |