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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，通過試驗測得數據建立測量模型，對其進行了不確定度評定與傳統校準方法相比，使用Fluke 754 過程校驗儀校準溫度變送器所用配套設備少，減少中間測量環節，操作簡便，輸出與測量數據可同步顯示，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： 傳感器和信號轉換器。傳感器主要是熱電偶或熱電阻; 信號轉換器主要由測量單元 信號處理和轉換單元組成 ( 由于工業用熱電阻和熱電偶分度表是標準化的，因此信號轉換器作為獨立產品時也稱為變送器) ，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函數關系，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函數關系( 通常為線性函數) ，早期生產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，其采集數據是否可靠直接決定著產品質量的好壞，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變成電信號，再將該信號送入溫度變送器的輸入網絡，該網絡包含調零和熱電偶補償等相關電路。經過調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V/I 轉換器計算處理后以4~20mA電流信號輸出; 另一路經轉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 +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《溫度變送器校準規范》 的校準方法，在測量范圍內選擇 5個溫度測量點，包括上限值和下限值正在內 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，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，校準時可根據儀表的實際輸出情況而定) ，儀表通電預熱5分鐘。


2.png

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