溫度變送器調校時的誤差分析

溫度變送器配用的測溫元件有熱電偶和熱電阻，其線制又分為二線制、三線制、四線制三種類型，盡管有上述的區別，但其測試的內容及原則是相同的。本文僅以調校S系列熱電阻溫變器的示值誤差為例進行討論。
    一、對標準裝置的要求
    由于開展的是調校工作，一般可根據現有設備條件并參照溫變器使用說明書進行。但為保證調校質，因此對調校系統（即標準裝置）應有一定要求。按慣例標準裝置的誤差應小于被測溫變器允許誤差的1／5，對于O．1級被測溫變器應小于其允許誤差的1／3。此外，整套標準裝置的不確定度及重復性還應合乎要求。
    二、關于調校方法
    溫變器調校方法有兩種：
     1．模擬調校法
    即用模擬信號源（標準直流電阻箱）來代替與溫變器相接的測溫元件，用改變模擬信號源的輸出值來測量溫變器輸出值的方法進行調校（在溫變器量程范圍內調校點不少于5點，正反程循環次數不少于3次），對測量結果進行處理后，計算出溫變器的示值誤差。此方法調校結果是溫變器和模擬信號源二者的綜合結果，不包含測溫元件的不確定度。此法是zui常用的方法，對Ⅱ、Ⅲ、S型的溫變器的調校都是適用的。
    2．綜合調校法。
    此法是將測溫元件與溫變器一起進行調校，是靠改變恒溫設備溫場的溫度來測量溫變器的輸出調校點數和正反程循環次數同模擬調校法），然后計算出溫變器的示值誤差。此方法調校結果是溫變器和測溫元件的綜合結果。此法可用來測試S系列帶測溫元件一體化溫變器，對于架裝、墻掛式溫變器很少采用。
     三、標準裝置的誤差來源
  標準裝置的誤差來源視不同的調校方法而定（即不同的輸入信號）現分述如下：
    1．模擬調校系統誤差來源有：
    1）直流電阻箱的誤差；
    2）電測儀表的誤差（數字電壓表）；
    3）直流穩壓電源的影響；
    4）I／V變換電阻的精度影響；
    5）對于讀數誤差可忽略不計。
    2．綜合調校系統誤差來源有：
    1）一等水銀溫度計誤差；
    2）電測儀表的誤差；
    3）恒溫設備溫場不均勻誤差；
    4）直流穩壓電源的影響；
    5）I／V變換電阻的精度影響；
    6）測溫元件（熱電阻）的誤差；
    7）讀數誤差、計算誤差、測溫元件響應時間不等引起的誤差可忽略不計。
    由于各誤差彼此獨立，故總不確定度的合成上采用方和根法計算。
    四．問題討論
    目前國內生產一體化溫變器的廠家較多，對于其精度等級的表示方法也不統一，有的廠家稱“轉換精度”，看來這是針對溫變器本體而言，zui高的為±O．1%；有的廠家稱“總體精度"，看來這是針對溫變器和測溫元件的綜合誤差而言，zui高的為±O．25%；搞清精度表示方法對用戶調校是有好處的。以總體精度為±0.25%的溫變器為例，假設其配用的測溫元件為*Pt100熱電阻，其允許偏差為士（0.15+0.2%Ⅰt Ⅰ），當測試溫度為100℃時，其zui大允許偏差可達±0.35 %，而要使總體精度達到±0.25%的要求，只有靠調整溫變器的零點和量程，來與測溫元件的部份線性誤差進行補償（或稱抵消），才能達到總體精度為±0.25%。但在現場使用中，測溫元件損壞是常發生的事，測溫元件更換后總體精度很難保持原來的指標，況且目前國內對*Pt100熱電阻的供貨采取協商供貨；要保證原有總體精度，只有更換測溫元件后再進行綜合調校，而有的溫變器廠家并不推薦用戶自行調零點、量程、線性等，故將這些電位器隱避起來。因此，溫變器用轉換精度來表示誤差對用戶更實用，同時溫變器的調校應建立在轉換精度測試的基礎上，
        另外，還需測試測溫元件對金屬保護套管的絕緣電阻，一般要求>100M，否則在現場使用中會影響測量結果或造成干擾，嚴重時甚至會影響溫變器的正常運行。