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溫度變送器( 配熱電阻) 的不確定度分析（Fluke 754應用場景）

摘 要: 本文介紹了在常規(guī)實驗室條件下，使用FLuke 754 過程校驗儀校準溫度變送器的方法，通過試驗測得數(shù)據(jù)建立測量模型，對其進行了不確定度評定與傳統(tǒng)校準方法相比，使用Fluke 754 過程校驗儀校準溫度變送器所用配套設備少，減少中間測量環(huán)節(jié)，操作簡便，輸出與測量數(shù)據(jù)可同步顯示，更為直觀。


關鍵詞: Fluke 754; 溫度變送器; 測量模型; 校準; 不確定度分析


帶傳感器的變送器通常由兩部分組成： 傳感器和信號轉(zhuǎn)換器。傳感器主要是熱電偶或熱電阻; 信號轉(zhuǎn)換器主要由測量單元 信號處理和轉(zhuǎn)換單元組成 ( 由于工業(yè)用熱電阻和熱電偶分度表是標準化的，因此信號轉(zhuǎn)換器作為獨立產(chǎn)品時也稱為變送器) ，有些變送器增加了顯示單元，有些還具有現(xiàn)場總線功能 變送器如果由兩個用來測量溫差的傳感器組成，輸出信號與溫差之間有一給定的連續(xù)函數(shù)關系，故稱為溫度變送器 變送器輸出信號與溫度變量之間有一給定的連續(xù)函數(shù)關系( 通常為線性函數(shù)) ，早期生產(chǎn)的變送器其輸出信號與溫度傳感器的電阻值( 或電壓值) 之間呈線性函數(shù)關系。標準化輸出信號主要為( 0~20mA) 和( 4~20mA) 或(1~5V) 的直流電信號。目前國內(nèi)外廣泛地使用集成溫度傳感器和相應的組件組成溫度變送器。集成溫度變送器也開始投入使用 這些溫度變送器在整個溫度探測設備中處于核心的地位，其采集數(shù)據(jù)是否可靠直接決定著產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，因此開展溫度變送器的不確定分析十分必要。


溫度變送器工作原理及配備的標準器


1、溫度變送器工作原理


熱電偶或熱電阻傳感器將被測溫度轉(zhuǎn)變成電信號，再將該信號送入溫度變送器的輸入網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡包含調(diào)零和熱電偶補償?shù)认嚓P電路。經(jīng)過調(diào)零后的信號輸入到運算擴大器進行信號擴大，擴大的信號一路經(jīng)V/I 轉(zhuǎn)換器計算處理后以4~20mA電流信號輸出; 另一路經(jīng)轉(zhuǎn)A/D換器處理后到表頭顯示。 溫度變送器的線性化電路有兩種，均使用反饋方法。對熱電阻傳感器，用正反饋方法校正，對熱電偶傳感器，用多波段折線逼近法進行校正溫度變送器有兩種顯示方法。LCD 顯 示 和LED 顯 示前者是采用兩線制方法輸出，后者使用的是三線制方法輸出。


2、 配備的標準器


輸入標準器為ZX74 直流電阻箱，輸出測量標準器為Fluke 754 過程校驗儀


實驗室檢測原理及方法


1、Fluke 754 過程校驗儀主要技術指標

  • 測量范圍: (0-22mA )

  • 最大允許誤差: ±（0.02%讀數(shù) +0.003mA）

  • ZX74直流電阻箱主要技術指標，如表1 所示


1.png


2、測量對象


配熱電阻溫度變送器( 簡稱溫變) 標準測量范圍為( -200~800°C) ，分別配對不同類型的熱電阻，測量范圍多種多樣; 儀表的允許誤差通常以輸出量程的α% 表示，其中 α分 0.1， 0.2，0.25 ， 0.5， 1.0這幾種; 輸出范圍主要有(0-10mA ) 和(4-20mA ) ，其中( 4-20mA) 最常見。


本次 評 定 對 象 為Pt100 分 度 測 量 范 圍 為 (0~200°C) ，輸出范圍為(4-20mA ) ，最大允許誤差±0.2%( 即 ±0.032mA)。


3、測量方法


依照 JJF 1183-2007《溫度變送器校準規(guī)范》 的校準方法，在測量范圍內(nèi)選擇 5個溫度測量點，包括上限值和下限值正在內(nèi) 均等分布后各測量點依次為0 ，25 ，50， 75， 100°C。


檢查儀表的零點和滿量程輸出是否符合要求，否則應對儀表的零點和滿度反復進行調(diào)整，按上行程和下行程方向，分別給變送器輸入各被檢定點所對應的電量值，讀取相應實際輸出值，然后依次完成同樣操作構成三個循環(huán)，取誤差最大值作為基本誤差。


熱電阻輸入的溫變測量接線示意圖如圖 1所示，( 圖 1為同時具有電壓和電流輸出的溫度變送器的接線，校準時可根據(jù)儀表的實際輸出情況而定) ，儀表通電預熱5分鐘。


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