工業(yè)熱電阻檢定中產(chǎn)生偏差原因

摘要：工業(yè)化進程的加快，使得工業(yè)熱電阻在越來越多的行業(yè)和領(lǐng)域得到了應(yīng)用，本身所具有的運行性能高、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便等優(yōu)勢受到了技術(shù)人員的青睞。不過，工業(yè)熱電阻在檢定中經(jīng)常出現(xiàn)偏差率高的問題，對其運行效率和穩(wěn)定性產(chǎn)生了不容忽視的影響。本文從工業(yè)熱電阻的工作原理出發(fā)，就其檢定中產(chǎn)生偏差的原因，提出了相應(yīng)的控制策略，希望能夠使得工業(yè)熱電阻的性能充分發(fā)揮出來。
0引言
      科學(xué)技術(shù)飛速背景下，工業(yè)熱電阻憑借著自身穩(wěn)定性強、測溫精度高、結(jié)實耐用等優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)、精密測量等領(lǐng)域得到了應(yīng)用，發(fā)揮出了相當(dāng)積極的作用。不過，在工業(yè)熱電阻檢定中，存在一些導(dǎo)致測量偏差的因素，其不僅會造成檢定數(shù)據(jù)偏差，還可能直接影響檢定結(jié)果判定，需要技術(shù)人員的重視和解決。
1工業(yè)熱電阻的工作原理
       實際上，工業(yè)熱電阻是一種具備溫度測量功能的傳感裝置，通常會與溫度變送裝置、溫度調(diào)節(jié)裝置及溫度顯示裝置配合使用，實現(xiàn)對于工業(yè)生產(chǎn)過程中溫度的測量、調(diào)節(jié)和控制（見圖1）。工業(yè)熱電阻對于溫度的測量主要是利用了導(dǎo)體或者半導(dǎo)體的電阻值會隨著溫度的變化發(fā)生相應(yīng)變化的特性，在其實際使用過程中，測量物質(zhì)的電阻變化情況會被工業(yè)熱電阻中的儀表直觀呈現(xiàn)出來。
      相比較其他溫度測量裝置，工業(yè)熱電阻具備幾個比較顯著的特點，一是其結(jié)構(gòu)部件采用的是壓簧式，抗振性能優(yōu)越；二是與一般溫度測量儀器的測量角度存在很大區(qū)別，能夠提高溫度測量結(jié)果的正確性；三是工業(yè)熱電阻的結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性強，在不同類型的工業(yè)生產(chǎn)中有著良好的適用性，能夠滿足其對于溫度測量的不同需求；四是工業(yè)熱電阻內(nèi)部獨特的薄膜電阻構(gòu)件可以提升其物理性能，保證設(shè)備的正常使用[1]。

2工業(yè)熱電阻檢定中產(chǎn)生偏差的原因及控制
      工業(yè)熱電阻的檢定方法有兩種，一是電位差計檢定，主要是基于國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，利用電位差計來對尚未檢定物質(zhì)在不同溫度條件下的電阻系數(shù)變化進行測量，在檢定過程中不僅需要用到電位差計，還需要大量的輔助設(shè)施，包括電阻、電池、導(dǎo)線等，操作相對繁瑣；二是電橋測量檢定，主要是運用測溫電橋裝置與其他設(shè)備的配合，針對工業(yè)熱電阻檢測物體內(nèi)部電阻的過程進行測量，這種檢定方式對于外部環(huán)境要求較高，而且測量方式復(fù)雜，檢定過程容易出現(xiàn)誤差[2]。
2.1水三相點瓶使用偏差
      水三相點瓶在工業(yè)熱電阻運行中發(fā)揮出的主要作用是保溫，在對特殊種類金屬的溫度進行檢定時通常會用到，例如，在《工業(yè)鉑、銅熱電阻》（JJG229-2010）中，明確提出，應(yīng)該利用水三相點瓶及其保溫容器進行標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計電阻值的測定，水三相點瓶對于工業(yè)熱電阻后期測量結(jié)果存在直接影響，如果其無法正常運行，還可能會導(dǎo)致工業(yè)熱電阻的運行風(fēng)險。基于此，需要技術(shù)人員重視水三相點瓶的使用，而一旦操作失誤，就可能導(dǎo)致工業(yè)熱電阻的檢定偏差：一是在水三相點瓶中放入標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計之前，將必要的預(yù)冷環(huán)節(jié)忽略。實際上，在對水三相點瓶進行操作前，要求檢測人員必須預(yù)先將標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計放入到相應(yīng)的制冷恒溫槽中，做好必要的預(yù)冷處理工作，等到溫度計顯示數(shù)值與水三相點瓶一致，或者兩者之間的誤差不超過0.01℃時，才能進行測量，分析原因，主要是在利用熱電阻進行溫度測量的過程中，必然伴隨著一定的熱量交換，容易引發(fā)傳熱誤差，通過對溫度計的預(yù)冷處理，能夠避免將外界溫度代入瓶中，從而杜絕傳熱現(xiàn)象引發(fā)的測量偏差[3]；二是在水三相點瓶完成凍制后，立即投入使用。實際上，剛剛凍制好的水三相點瓶三相點溫度偏低，凍制過程較大的過冷度會導(dǎo)致冰晶尺寸偏小，容易產(chǎn)生較大的應(yīng)力，如果立即將其應(yīng)用到溫度測量中，過于強烈的內(nèi)外溫差不僅會對工業(yè)熱電阻檢定結(jié)果的正確性產(chǎn)生影響，嚴重的甚至可能引發(fā)安全事故。因此，正確的操作應(yīng)該在將凍制好的水三相點瓶于接近0.01℃的環(huán)境下放置30min，待其穩(wěn)定后再投入使用，這樣能夠確保冰晶尺寸合理，消除應(yīng)力作用，從而保證測量結(jié)果正確可靠。
2.2電測設(shè)備使用偏差
      結(jié)合《工業(yè)鉑、銅熱電阻》（JJG229-2010）分析，對于A級乃至AA級電阻的檢定，必須采用0.005級或者更高等級的電測設(shè)備。在不斷的發(fā)展過程中，很多市級計量部門開始將原本的電測設(shè)備更換為了對應(yīng)等級的數(shù)字多用表，但是在這種情況下，很容易出現(xiàn)因為電測設(shè)備操作不當(dāng)引發(fā)的測量偏差。具體來講，一是沒有做好量程選擇工作。合理的量程對于測量檢定工作有著非常重要的作用，如果量程選擇偏高，則會對測量正確性產(chǎn)生影響，如果量程選擇偏低，可能導(dǎo)致測量結(jié)果超出量程范圍，無法直觀顯示出來。而在實際操作中，也可以設(shè)定為自動量程，由系統(tǒng)自主確定，但是這樣的方式可能造成讀數(shù)延遲，測量時間間隔難以得到有效保障。因此，對于技術(shù)人員而言，檢定過程中必須依照實際情況，對量程進行合理選擇[4]；二是沒有做好數(shù)字多用表調(diào)節(jié)。在對熱電阻阻值進行測量時，需要通過一定電流，檢定環(huán)節(jié)通常要求通過熱電阻的電流不超過1mA，之所以如此，主要是因為當(dāng)電流從熱電阻中通過時，會在其感溫元件及引線上產(chǎn)生焦耳熱，繼而形成相應(yīng)的溫度梯度，受這種內(nèi)部熱效應(yīng)影響，電阻的溫度會逐漸身高，引發(fā)測量偏差問題。因此，在工業(yè)熱電阻檢定環(huán)節(jié)，如果使用的是數(shù)字多用表，應(yīng)該將其調(diào)節(jié)到低電流檔。考慮內(nèi)容熱效應(yīng)引發(fā)的測量偏差大小會受到流經(jīng)熱電阻電流大小的影響，不能一概而論，為了保證檢定結(jié)果正確可靠，采用兩支工業(yè)鉑熱電阻，在0℃進行實驗，保持其他試驗條件不變，僅僅增加通過鉑熱電阻的電流值，試驗結(jié)果如表1所示。

      結(jié)合表1數(shù)據(jù)分析，雖然通過增加流經(jīng)鉑熱電阻電流的方式，能夠提升測量的靈敏度，不過電流越大，電阻內(nèi)部熱效應(yīng)也越大，測量偏差值同樣會隨之增大。當(dāng)電流達到5mA時，1號鉑熱電阻的測量值如果換算成溫度，較上級計量部門的檢定結(jié)果高出約0.03℃，2號鉑熱電阻測量值在換算成溫度后，較檢定結(jié)果高出0.04℃。因此，在工業(yè)熱電阻檢定中，應(yīng)該對電流進行控制，在保證測量靈敏度的情況下，盡可能減小自熱效應(yīng)[5]。
3結(jié)語
      工業(yè)熱電阻檢定中，可能出現(xiàn)檢定結(jié)果偏差的問題，對偏差產(chǎn)生的原因進行分析，主要是工作人員的操作缺乏規(guī)范性。基于此，應(yīng)該對工業(yè)熱電阻檢定步驟進行明確，做好風(fēng)險分析預(yù)防工作，采取有效措施來減少和杜絕偏差，以此來保證檢定結(jié)果真實有效。