多功能校准源5520A在温度指示调节仪表校准中的应用
多功能校准仪在温度指示调节仪表校准中的应用
温度指示调节仪表(以下简称仪表)有配热电偶使用的和配热电阻使用的,本文关注的对象是配热电偶使用的具有热电偶参考端自动补偿的仪表的基本误差的校准。
1 传统校准方法
一般使用的标准为标准直流电压源(或直流电位差计如UJ33a)或直流毫伏发生器配上标准数字电压表或直流电位差计,辅助设备有冰点槽和补偿导线。校准仪表接线如图1所示。
在(20±2)℃的环境温度下,按上述线路接好,接通电源,并按厂家说明书或规程规定的时间预热。如果没有明确规定,一般可预热15 min,具有参考端温度自动温度补偿的仪表可预热30 min,然后进行基本误差的校准。对于具有“调零”及“调满度”的仪表,允许在预热后进行预调,但在校准过程中不允许再调。
校准方法可以采用寻找转换点法或输入被检标称电量法(当仪表的分辨力小于其允许基本误差的0.2时允许采用此方法)校准步骤:按输入信号增加(和)减小的方向分别给仪表输入各被检点温度所对应的标准电量值,读取仪表相应的示值,以指示值与被检温度值之差的最大绝对值作为被检点的最大基本误差。按同样方法重复测量两次,取两次中的基本误差较大的值作为该仪表的最大基本误差。如果按照图1(a)接线,使用直流电位差计UJ33a作为标准输出标准电量值,该标准在使用过程中必须经常做工作电流标准化,以得到稳定准确的输出值。如果按照图1(b)接线,用直流毫伏发生器提供电信号,在数字表或直流电位差计UJ33a上读数,当使用直流电位差计UJ33a作为标准测量电压信号时,同样也需要在使用中经常对该标准进行工作电流标准化。
从图中不难看出补偿导线在校准过程中是必不可少的。由于不同分度号的仪表校准时需选用相对应的补偿导线,如分度号为k的仪表,应选用型号为KC或KX的补偿导线。不同型号的补偿导线允许误差不同,在100℃点的允差值见表1。
从表1可以看到,各种型号的补偿导线都存在不同的误差,即使是精密级补偿导线,也允许存在1.5℃的误差,这样在校准时会给测量结果引入不小的误差。所以在结果处理时,必须引入20℃时补偿导线的修正值。
2 多功能校准源5520A内部补偿测温法
多功能校准源5520A除了可以作为标准直流电压源应用上述测量方法校准仪表外,还可以按如图2所示接线校准仪表。
众所周知,温度指示调节仪表需配用相对应的热电偶才能指示出测量端的温度。热电偶是用两种不同成分的导体焊接在一起的,焊接的一端叫测量端,未焊接的一端叫参考端。当对测量端加热时,在接点处有热电势产生。热电偶通常在室温状态下使用,其参考端是处在室温环境中,因此具有自动温度补偿的温度显示及调节仪表可以直接显示测量端温度。补偿温度的准确度能直接影响测量端温度。
多功能校准源5520A的热电偶冷端测量准确度是0.1℃(90天指标),当设置选用内部补偿时,可以按图2接线进行仪表校准。校准不同分度号的仪表,选择相对应的分度号。此外,5520A可以直接输出温度。
3 两种方法的比较
现对一块准确度等级为0.3级,型号为XMT-101,编号为0030043,分度号为K,测量范围为0～800℃的温度仪表,分别用上述图1(a)、图2两种方法进行测量,结果如下。
方法1:按图1(a)接线,选用输入被检标称电量值法,测量结果见表2。
方法2:按图2接线,选用输入被检标称电量值法,测量结果见表3。
由测量结果知,在方法1中,测量误差的准确得出需要将补偿导线20℃修正值引入,补偿导线的修正值的准确直接影响测量准确度;常规校准中经常使用的直流电位差计UJ33a作为标准使用过程中,需要经常进行工作电流标准化,否则会影响测量精度,这必然会影响校准效率。方法2,直接通过多功能校准源5520A输出准确温度给被校表,不需要查毫伏对照表,直观简便,效率高。为了确保5520A热电偶冷端测量准确度,应定期对此功能进行校准。
综上所述,在常规校准中,用多功能校准源5520A校准温度仪表方法简单又能高效率地完成任务。