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温度变送器( 配热电阻) 的不确定度分析(Fluke 754应用场景)

摘 要: 本文介绍了在常规实验室条件下,使用FLuke 754 过程校验仪校准温度变送器的方法,通过试验测得数据建立测量模型,对其进行了不确定度评定与传统校准方法相比,使用Fluke 754 过程校验仪校准温度变送器所用配套设备少,减少中间测量环节,操作简便,输出与测量数据可同步显示,更为直观。


关键词: Fluke 754; 温度变送器; 测量模型; 校准; 不确定度分析


带传感器的变送器通常由两部分组成: 传感器和信号转换器。传感器主要是热电偶或热电阻; 信号转换器主要由测量单元 信号处理和转换单元组成 ( 由于工业用热电阻和热电偶分度表是标准化的,因此信号转换器作为独立产品时也称为变送器) ,有些变送器增加了显示单元,有些还具有现场总线功能 变送器如果由两个用来测量温差的传感器组成,输出信号与温差之间有一给定的连续函数关系,故称为温度变送器 变送器输出信号与温度变量之间有一给定的连续函数关系( 通常为线性函数) ,早期生产的变送器其输出信号与温度传感器的电阻值( 或电压值) 之间呈线性函数关系。标准化输出信号主要为( 0~20mA) 和( 4~20mA) 或(1~5V) 的直流电信号。目前国内外广泛地使用集成温度传感器和相应的组件组成温度变送器。集成温度变送器也开始投入使用 这些温度变送器在整个温度探测设备中处于核心的地位,其采集数据是否可靠直接决定着产品质量的好坏,因此开展温度变送器的不确定分析十分必要。


温度变送器工作原理及配备的标准器


1、温度变送器工作原理


热电偶或热电阻传感器将被测温度转变成电信号,再将该信号送入温度变送器的输入网络,该网络包含调零和热电偶补偿等相关电路。经过调零后的信号输入到运算扩大器进行信号扩大,扩大的信号一路经V/I 转换器计算处理后以4~20mA电流信号输出; 另一路经转A/D换器处理后到表头显示。 温度变送器的线性化电路有两种,均使用反馈方法。对热电阻传感器,用正反馈方法校正,对热电偶传感器,用多波段折线逼近法进行校正温度变送器有两种显示方法。LCD 显 示 和LED 显 示前者是采用两线制方法输出,后者使用的是三线制方法输出。


2、 配备的标准器


输入标准器为ZX74 直流电阻箱,输出测量标准器为Fluke 754 过程校验仪


实验室检测原理及方法


1、Fluke 754 过程校验仪主要技术指标

  • 测量范围: (0-22mA )

  • 最大允许误差: ±(0.02%读数 +0.003mA)

  • ZX74直流电阻箱主要技术指标,如表1 所示


1.png


2、测量对象


配热电阻温度变送器( 简称温变) 标准测量范围为( -200~800°C) ,分别配对不同类型的热电阻,测量范围多种多样; 仪表的允许误差通常以输出量程的α% 表示,其中 α分 0.1, 0.2,0.25 , 0.5, 1.0这几种; 输出范围主要有(0-10mA ) 和(4-20mA ) ,其中( 4-20mA) 最常见。


本次 评 定 对 象 为Pt100 分 度 测 量 范 围 为 (0~200°C) ,输出范围为(4-20mA ) ,最大允许误差±0.2%( 即 ±0.032mA)。


3、测量方法


依照 JJF 1183-2007《温度变送器校准规范》 的校准方法,在测量范围内选择 5个温度测量点,包括上限值和下限值正在内 均等分布后各测量点依次为0 ,25 ,50, 75, 100°C。


检查仪表的零点和满量程输出是否符合要求,否则应对仪表的零点和满度反复进行调整,按上行程和下行程方向,分别给变送器输入各被检定点所对应的电量值,读取相应实际输出值,然后依次完成同样操作构成三个循环,取误差最大值作为基本误差。


热电阻输入的温变测量接线示意图如图 1所示,( 图 1为同时具有电压和电流输出的温度变送器的接线,校准时可根据仪表的实际输出情况而定) ,仪表通电预热5分钟。


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