浅谈温度系统如何正确校准

摘 要：简述分立元件法校准和在线原位校准的优缺点，介绍在线原位校准的三种方式得出温度系统的正确校准方法：分立元件法校准（或称离线校准）和在线原位校准。目前多数采用分立元件法。

关键词：温度系统；分立元件法校准；在线原位校准

1 国内外发展现状

在国外，温度系统已不再用离线校准，而使用在线原位校准，技术、设备都较成熟，已应用于航空航天工业，汽车工业，钢铁，化工等很多领域。被国际广泛参照和认可的美国国家标准AMS2750，在1980年首发就提出温度系统校准（简称SAT）概念，用于温度系统校准的设备研发领域也得到长足发展，如早先的HART和现在的FLUKE，都是享誉国际的品牌。

在国内，到目前为止还没有一套完整的规范指导或参照执行。极少开展的单位也只能依照各自的企标，所用于温度系统的在线原位校准设备也从国外进口。

2 温度系统的分立元件法校准

温度系统的分立元件法校准也称为离线校准。根据国家标准，温度系统中的传感器（热电偶或铂电阻）从安装位置取下来，送计量部门校准合格后再返回工作现场。测量仪表不需要拆卸，现可以用过程校验仪在现场校准。但我们发现经计量部门校准合格的仪表和传感器，组合成温度系统时两者的综合误差却较大，在现场使用效果不佳。分析其原因：使用过程中热电偶容易发生腐蚀老化，导致偶丝不均质，引起误差；热电偶保护管的绝缘物为MgO粉末，当温度超过800℃时，其绝缘强度急剧降低，当温度超过1000℃时，其绝缘强度很低，极易发生误差。即出现热电偶校准合格，使用中却出现超差现象。

3 温度系统的在线原位校准

为了克服离线校准的一些弊端，需引进在线原位校准。所谓在线原位校准：即在现场实时工作状态下进行温度系统校准，利用现场加热设备做热源或经权威计量部门校准的标准器在现场对温度系统实施在线原位校准。常见的在线原位校准有下面三种方式。

⑴干体炉校准，目前使用最频繁的在线原位校准的方式。干体炉一般为国外厂家生产的低温、中低温和高温干体炉，性能指标优越，能满足现场使用条件。特点：便携，升降温快速，可以对多数型号和类型的温度传感器进行校准。校准人员在现场将温度系统的温度传感器插入干体炉中，当温度到达校准温度并稳定后，记录温度读数就可以了。

⑵热管恒温槽，温度范围（50℃～300℃），温场均匀度为0.06℃。针对航空专用的短型温度传感器校准需要传热介质热容量大和便于携带的特点，本单位利用热管技术，研发了热管恒温槽。其原理是把一定数量的液态工质密封在金属腔体内，在腔体下端将工质加工至蒸发，携带热量的工质蒸汽流向腔体上端，在热量传递给金属腔壁向外散发的同时，工质蒸汽冷凝液体，在重力的作用下又流回加热端，再被加热变成蒸汽，周而复始地自动运行。热管恒温槽校准技术解决了航空环控、燃油等专业试验台的温度系统现场校准，还可运用于航空各机载设备以及特种行业中温度系统的在线校准。

⑶便携式在线校准仪和带有校准孔的热电偶，主要针对热处理炉的温度系统。GJB509B热处理工艺质量控制要求：温度系统校验应在炉子处于稳定状态下，与被校传感器的测量端的距离必需小于76mm。为此，适应热处理工艺质量要求，对此温度系统在线原位校准不能使用常用的方式，需用便携式在线校准仪和带有校准孔的热电偶。便携式在线校准仪组成：高精度的Ⅰ级N型或K型传感器、高精度补偿导线和0.2级以上的高精度便携式数显仪表。带有校准孔的热电偶，这种传感器可用于对炉温的控制和记录，又可在需要进行温度系统校准时，提供校准孔。两者配合使用，可以随时监控温度变化情况，又能适应和满足各种温度系统的准确度要求，十分方便实用。

4 结束语

为了提高产品质量、节能降耗，企业对温度系统的准确度要求越来越高。现存的分立元件校准方式远不能满足生产与科研需要，对温度系统必需在线原位校准。采用本文提到的方式，可以正确校准目前大多数温度系统。