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（整期优先）网络出版时间：2022-06-08

作者: 陈文达马国钰

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温度计现场校准方法的研究

陈文达马国钰

广东省惠州市质量计量监督检测所，广东惠州 516003

摘要：本文详细介绍了石油制品企业装载的双金属温度计、压力式温度计、铂电阻温度计等的在线校准的方法,并对其校准结果的测量不确定度进行了评定。

关键词：温度计；校验炉；在线校准。

在石油化工等工业过程控制中，对于被测温度范围在(0-300)℃的场合，往往使用双金属或者热电阻作为温度传感器，组成温度测量系统。其中所用到的温度二次仪表可以是模拟式仪表，或者是PLC可编程逻辑控制器。对于工业用铂热电阻,及其配套使用的二次仪表,都有其对应的检定规程。但是考虑到企业在实际使用中受各种情况的制约，例如二次仪表不能拆卸，或者整个测温系统不能停机等问题，以及企业接受相关国外认证机构检查时，往往需要对整个温度测量系统的计量性能进行整体校准。所以就需要我们计量检测机构在温度测量系统的使用现场进行在线校准,以完成对该测量系统温度示值的量值溯源工作。下面以某石化企业反应炉上的测温系统为例,详细介绍温度计的在线校准方法。

1在线校准环境介绍
大部分石化企业在油品加工和贸易结算等环节中，都提出了对温度计、温度变送器等温度仪器仪表的在线检测要求，这类企业在生产中无法停机，只有大修检修的时候才会停产。所以这类温度计量仪表急需现场校准。经调研,了解到其反应炉要求常用点为50℃、100℃、150℃。所用温度传感器为四线制P100铂电阻，准确度等级为A级，温度显示分辨力为0.1℃。根据企业要求，需要对其反应炉的温度测量系统进行整体溯源，因此采取现场校准的方式完成，校准点依次为50℃、100℃和150℃。

2在线校准前标准器的准备工作
考虑到校准点温度均低于250℃，因此选用GE TC255型干湿两用温度校验炉(以下简称校验炉)用作在线校准的温场使用。该校验炉的温度示值最大允许误差为±1.0 ℃，显示分辨力为0.01℃，稳定性为±0.05 ℃，径向均匀性为±0.01 ℃。将二等铂电阻温度计作为主标准器，但是考虑到现场工况复杂，且二等铂电阻温度计不适合长途运输，故现场校准时不携带主标准器，而是在现场校准前使用二等铂电阻温度计对校验炉的50℃、100℃、150℃进行修正，以保证量值准确可靠。温度修正时，将温度计插入校验炉中，待其温度分别达到50.00℃、100.00 ℃、150.00℃时，记录校验炉的标称值，详细数据见表1。
表1

温度点（℃）	校验炉标称值（℃）	二等铂电阻温度计示值（℃）
50	50.00	50.005
100	100.00	100.010
150	150.00	150.101

3 在线校准过程介绍

将被测温度传感器插入校验炉中，炉内温度上升至第一个校准点，并等待足够长的时间。当被校准显示值变化率不大于0.1 C/10min时读取示值，作为该点的校准结果，然后逐步进行校准测量，直到最后一个校准点。其测量结果见表2。

表2

测量次数	温度测量系统示值（℃）
测量次数	50℃校准点	100℃校准点	150℃校准点
1	50.0	100.2	150.4
2	50.1	100.3	150.5
3	50.0	100.2	150.4
4	50.0	100.3	150.4
5	50.1	100.3	150.5
6	50.0	100.3	150.5
平均值	50.0	100.3	150.5

企业质控要求，反应炉温度示值误差不能超过±1.0℃。表2测量结果符合要求。

4测量结果的不确定度
4.1数学模型的建立
t=t_s+e
式中:t—反应炉温度示值实测值；
t_s—二等铂电阻温度计实测值；
e—校验炉温场不均匀带来的误差。

4.2不确定度分量的确定
根据上式可知，温度测量系统温度示值的不确定度分别有：二等铂电阻温度计实测值引入不确定度u₁，校验炉温场不均匀引入的不确定度

u₂，温度测量系统温度示值分辨力引入的不确定度u₃。校验炉温度标称值在实验室进行温度修正时与在现场使用时所处环境温度变化而带来温度标称值的变化引入的不确定度忽略不计。
4.3标准不确定度的评定
4.3.1二等铂电阻温度计示值引入的标准不确定度u₁

使用二等铂电阻温度计前根据其检定证书内容对其进行修正，故在使用二等铂电阻温度计时只考虑其年稳定性带来的不确定度，根据JJG160-2007标准铂电阻温度计中对两个相邻检定周期检定结果差值中的要求，实际使用最高温度为150℃，接近铟凝固点(156.5985℃)，二等铂电阻温度计在铟凝固点的年稳定性为14mK，即0.014℃，因此，在进行温度示值的校准过程中，二等铂电阻温度计实测值的误差为0.014℃，其半宽为0.007℃，服从均匀分布，故

4.3.2校验炉温场不均匀引入的标准不确定度u₂
在校准过程中，要考虑校验炉的稳定性及径向均匀性，干井炉温度示值分辨力带来的不确定度忽略不计，校验炉稳定性为±0.05℃,径向均匀性为±0.01℃,则半宽分别为0.05℃和0.01℃，服从均匀分布，两者互不相关,故