干體爐校準(zhǔn)數(shù)字溫度計(jì)的初步探討

干體爐校準(zhǔn)數(shù)字溫度計(jì)的初步探討

胡靖  生瑩  張哲

一、引言

    恒溫油槽作為檢測(cè)、校準(zhǔn)數(shù)字溫度計(jì)的恒溫設(shè)備，因其使用的傳熱介質(zhì)是甲基硅油，隨著槽溫的不斷升高會(huì)產(chǎn)生大量油煙，所以必須安裝大功率的抽排油煙裝置。同時(shí)油槽升、降溫的速度比較慢，用時(shí)比較長(zhǎng)，會(huì)消耗和浪費(fèi)很多能源，并且長(zhǎng)期工作在甲基硅油升溫產(chǎn)生的油煙下，對(duì)實(shí)驗(yàn)人員的身體也會(huì)有相當(dāng)?shù)膿p害。
    為了解決或改善這些問題，從節(jié)能減排、綠色環(huán)保和提高工作效率的角度出發(fā)，選用干體爐和標(biāo)準(zhǔn)恒溫油槽分別在固定的溫度區(qū)域，對(duì)分辨力不高于0.1℃的數(shù)字溫度計(jì)開展校準(zhǔn)。通過結(jié)果比較得出能否用干體爐替代恒溫油槽的結(jié)論。
   

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

    1.被測(cè)儀器的選用
    為了便于分析測(cè)量結(jié)果，選用6臺(tái)(編號(hào)為1#～6#)穩(wěn)定性較好、分辨力為0.01℃的數(shù)字溫度計(jì)。
    2.標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備
    實(shí)驗(yàn)所使用的標(biāo)準(zhǔn)器的配套設(shè)備不同，因此使用兩套測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行比較，如表1所示。
   

<CTSM>    表1  標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備</CTSM>
    3.恒溫設(shè)備技術(shù)指標(biāo)
    表2列出了100℃～300℃溫度范圍恒溫設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)。
   

<CTSM>    表2  比較用恒溫設(shè)備技術(shù)指標(biāo)
    注:實(shí)驗(yàn)選用的所有標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備及其配套設(shè)備全部經(jīng)過定期的檢定或校準(zhǔn)。</CTSM>
    4.測(cè)量溫度點(diǎn)的選擇
    選擇較為常用的溫度點(diǎn)100℃、200℃、300℃。
    5.實(shí)驗(yàn)過程
    實(shí)驗(yàn)采用比較法進(jìn)行校準(zhǔn)，將標(biāo)準(zhǔn)器及數(shù)字溫度計(jì)分別插入兩套不同的恒溫設(shè)備中，并保持標(biāo)準(zhǔn)及被測(cè)儀器插入深度一致。傳感器插入恒溫油槽深度不低于250mm，依次記錄標(biāo)準(zhǔn)器和被測(cè)儀器的示值。用同樣的方法在干體爐中校準(zhǔn)，傳感器插入深度不低于200mm。由于干體爐均溫塊的測(cè)溫孔直徑大于溫度傳感器的外徑，導(dǎo)致溫場(chǎng)不穩(wěn)定，需要用保溫材料覆蓋在均熱塊表面，隔斷測(cè)溫孔內(nèi)外空氣接觸。
    依次記錄標(biāo)準(zhǔn)和被測(cè)儀器的示值，分別對(duì)6支數(shù)字溫度計(jì)記錄8次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并計(jì)算其校準(zhǔn)結(jié)果的平均值，從而計(jì)算出兩套測(cè)量系統(tǒng)的差值。
    差值=A-B(A、B分別為測(cè)量系統(tǒng)1和測(cè)量系統(tǒng)2的校準(zhǔn)結(jié)果示值)。每支溫度計(jì)的測(cè)量結(jié)果如表3～表5所示。
   

<CTSM>    表3  數(shù)字溫度計(jì)在100℃時(shí)的測(cè)量結(jié)果</CTSM>
   

<CTSM>    表4  數(shù)字溫度計(jì)在200℃時(shí)的測(cè)量結(jié)果</CTSM>
   

<CTSM>    表5  數(shù)字溫度計(jì)在300℃時(shí)的測(cè)量結(jié)果</CTSM>
   

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

    實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:在100℃～300℃范圍內(nèi)，使用兩套測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量結(jié)果基本吻合，最大差值為0.03℃。
    對(duì)于分辨力為0.1℃的數(shù)字溫度計(jì)，對(duì)其最小位數(shù)產(chǎn)生變化所需的溫度影響為≥0.05℃。實(shí)驗(yàn)證明，干體爐完全可以替代恒溫油槽作為配套設(shè)備，對(duì)顯示分辨力不高于0.1℃的數(shù)字溫度計(jì)開展檢測(cè)或校準(zhǔn)。
    使用干體爐進(jìn)行檢測(cè)或校準(zhǔn)有利于溫度計(jì)量工作的順利開展。干體爐具有升降溫速度快的特點(diǎn)，用于檢測(cè)或校準(zhǔn)不僅能夠大大提高工作效率、節(jié)約工作時(shí)間，還能有效地節(jié)約能源、減少排放，更加符合現(xiàn)在全世界都在呼吁和提倡的低碳、綠色的環(huán)保理念。
    作者單位【中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院】

請(qǐng)教幾個(gè)問題
1 “需要用保溫材料覆蓋在均熱塊表面，隔斷測(cè)溫孔內(nèi)外空氣接觸”   是不是指要堵高溫棉
2  “干體爐均溫塊的測(cè)溫孔直徑大于溫度傳感器的外徑，導(dǎo)致溫場(chǎng)不穩(wěn)定”   對(duì)于不同粗細(xì)的溫度傳感器，和干體爐孔的間隙0.1mm，0.2mm，0.5mm，1mm，這之間的誤差如何修正
3  “傳感器插入深度不低于200mm”   一是要干體爐夠深，好像也就fulke的917X系列還行吧，二是傳感器夠長(zhǎng)，這個(gè)不像恒溫槽那樣可以適應(yīng)不同長(zhǎng)度的溫度傳感器
4  “長(zhǎng)期工作在甲基硅油升溫產(chǎn)生的油煙下，對(duì)實(shí)驗(yàn)人員的身體也會(huì)有相當(dāng)?shù)膿p害。”  對(duì)于這一點(diǎn)，非常贊同，也希望在數(shù)字溫度計(jì)的檢定規(guī)程和規(guī)范的下次修訂中，國(guó)家院的老師們能把這個(gè)試驗(yàn)的結(jié)果作為一個(gè)依據(jù)，請(qǐng)修訂的專家們把干體爐和恒溫槽都列入配套設(shè)備中

現(xiàn)在的干體爐還不能達(dá)到使用要求吧

很好的資料，學(xué)習(xí)了。正在使用福祿克公司生產(chǎn)的干式計(jì)量爐。

正在研究貝美克斯的干式爐，各項(xiàng)性能與福祿克的差不多

學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)，正好學(xué)習(xí)這方面的知識(shí)

有些疑問：
1.報(bào)告中干體爐水平溫場(chǎng)0.05℃，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)未體現(xiàn)出來，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否充分。
2.干體爐插入深度≥200mm，目前可選設(shè)備極少。
3.比較時(shí)，使用什么標(biāo)準(zhǔn)器，如使用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)那么標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)沾染問題如何解決。
行者認(rèn)為解決上述問題的一個(gè)方法是修訂溫度量傳系統(tǒng)表，在標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)之間加入高精密鉑電阻溫度計(jì)，這樣標(biāo)準(zhǔn)器的問題才能得到合理解決；同時(shí)，上述報(bào)告未提及恒溫插槽與被檢傳感器匹配的問題，而這正是干體爐使用過程中最大的不確定度來源。因此，行者以為大于150mm以上的干體爐在不計(jì)較標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)損失的成本下檢測(cè)分度值為1℃的數(shù)字溫度計(jì)問題不是很大，檢測(cè)分度值為0.1℃的數(shù)字溫度計(jì)則對(duì)檢測(cè)人員的專業(yè)要求就有點(diǎn)高了，這樣不利于數(shù)據(jù)所以不建議大規(guī)模推廣。

個(gè)人感覺，使用干體爐是比較方便，但是也存在很大的問題，應(yīng)該不是替代油槽的必然趨勢(shì)；首先干體爐的水平溫場(chǎng)就很難達(dá)到，孔徑、檢定數(shù)量也是問題，現(xiàn)在桿體最多的孔徑是四個(gè)，還不是很大，很多問題不能解決。

還是用恒溫槽準(zhǔn)確可靠，簡(jiǎn)單易行

干體爐綠色環(huán)保，恒溫槽準(zhǔn)確。目前兩者共存。