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　　目前，二等標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑（S型）熱電偶及工作用熱電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)（以下簡稱“系統(tǒng)”）已被電力行業(yè)的某些生產(chǎn)和科研部門用于（300℃～100℃）范圍的熱電偶檢定或校準(zhǔn)。為確保電力行業(yè)在該溫區(qū)量值傳遞的準(zhǔn)確統(tǒng)一及檢測數(shù)據(jù)的可靠，用戶對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)收、建標(biāo)、復(fù)查認(rèn)證、使用中核查，以及該系統(tǒng)軟件版本升級(jí)后的性能確認(rèn)是非常重要和必要的。為了便于開展上述工作，本文根據(jù)實(shí)際檢測經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出對(duì)系統(tǒng)整體性能的測試方法。
　　
　　一、測試條件
　　
　?。?）測試用儀器設(shè)備見表1。　　
　?。?）測試時(shí)要求環(huán)境溫度20℃±2℃，相對(duì)濕度45%～75%；空間電磁場、電源雜波、振動(dòng)等均應(yīng)符合儀器設(shè)備的使用要求。
　　
　?。?）測試采用雙極比較法，在鋅、鋁、銅3點(diǎn)進(jìn)行檢測。用3支具有有效證書的標(biāo)準(zhǔn)S型熱電偶和相應(yīng)準(zhǔn)確的電測儀器（設(shè)備）對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測試。通過測試，獲得表征系統(tǒng)控溫恒溫性能的有效數(shù)據(jù)、重復(fù)性檢測結(jié)果、比對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。若測試結(jié)果符合規(guī)范相應(yīng)條款的要求，則說明該系統(tǒng)整體性能滿足使用要求，否則，尖查找原因并重新測試。
　　
　　1.1測試前的準(zhǔn)備工作
　　
　　測試前必須做好準(zhǔn)備工作，檢測接線見圖1。　　
　　準(zhǔn)備工作具體步驟：
　　
　?。?）將所選用的3支熱電偶捆扎成1束。其中用作標(biāo)準(zhǔn)和被檢的2支熱電偶的測量端用直徑（0.1～0.3）mm的清潔鉑絲捆扎在一起，另1支用作監(jiān)測的熱電偶測量端不要和上述2支熱電偶的測量端捆在一起，但應(yīng)盡量靠近。要求3支熱電偶的測量端處于同一平面，測量端以外的電極不應(yīng)相互接觸。
　　
　?。?）捆扎好的熱電偶束同軸置于溫場檢測合格的高溫檢定爐均勻溫場的中心處。
　　
　?。?）熱電偶應(yīng)固定好，參考端與測量導(dǎo)線應(yīng)接觸良好，插入同一冰點(diǎn)恒溫器內(nèi)。
　　
　?。?）將監(jiān)測用的熱電偶測量線與電壓信號(hào)測量儀表（或數(shù)字表）輸入端相連，用來監(jiān)測檢測過程中爐溫的變化。
　　
　?。?）標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和被檢熱電偶要與系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)、被檢輸入通道相連，可將裝置的其它被檢同名輸入端短接，并與被檢熱電偶相連。
　　
　?。?）以上工作準(zhǔn)備就緒后，即可根據(jù)系統(tǒng)的操作手冊進(jìn)行升溫、檢測。
　　
　　1.2監(jiān)測控溫、恒溫和數(shù)據(jù)采集過程
　　
　?。?）記錄升溫過程中必要的信息，如系統(tǒng)計(jì)算機(jī)屏幕顯示信息、監(jiān)測用電壓信號(hào)測量儀表（或數(shù)字表）的示值等。以上記錄的時(shí)間間隔為（2～5）min。
　　
　?。?）當(dāng)控溫溫度偏離設(shè)定檢定點(diǎn)±5℃時(shí)，記錄的時(shí)間間隔可取（30～60）s。此時(shí)系統(tǒng)處于恒溫狀態(tài)，這時(shí)的數(shù)據(jù)對(duì)于考核系統(tǒng)的控溫恒溫性能非常重要，因此應(yīng)盡可能多地記錄監(jiān)測爐溫波動(dòng)的信息。
　　
　?。?）系統(tǒng)設(shè)有判斷恒溫與否的指標(biāo)，當(dāng)恒溫溫度達(dá)到指標(biāo)要求時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，該過程即為數(shù)據(jù)采集檢測過程。此時(shí)只需連續(xù)記錄監(jiān)測熱電偶的熱電勢值和采樣的起止時(shí)間。
　　
　?。?）當(dāng)系統(tǒng)判別采樣過程中溫度波動(dòng)達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的指標(biāo)要求時(shí)，就進(jìn)入下一點(diǎn)的升溫檢定，否則重新恒溫。這時(shí)應(yīng)繼續(xù)記錄監(jiān)測熱電偶的熱電勢值和采樣的起止時(shí)間，直至所有的設(shè)定點(diǎn)檢測完畢。
　　
　　1.3計(jì)算
　　
　　在1.2中記錄的數(shù)據(jù)是考核系統(tǒng)整體性能重要依據(jù)。下面給出具體的計(jì)算示例。表2為一次實(shí)際檢測鋅點(diǎn)的記錄在案（節(jié)選）。　　
　　采樣結(jié)束后，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果填入設(shè)計(jì)好的表格中。采用倒推的方法計(jì)算表2的數(shù)據(jù)。根據(jù)規(guī)范要求，應(yīng)滿足如下指標(biāo)：
　　
　?。?）采樣過程中每分鐘的溫度波動(dòng)△T1應(yīng)不大于0.1℃。
　　
　　△T1可用式（1）計(jì)算：　　
　　式中，Emax、Emin——采樣開始到采樣結(jié)束過程中熱電偶的熱電勢zui大值和zui小值，mV；
　　
　　s——檢測溫度點(diǎn)的微分電勢，μV/℃;
　　
　　t——采樣過程所用時(shí)間，s。
　　
　?。?）采樣*min溫度波動(dòng)△T2應(yīng)不大于0.5℃?！鱐2可用式（2）計(jì)算：
　　
　　△T2＝（E'max－E'min）×103/s（2）
　　
　　式中E'max、E'min——采樣開始到采樣*min監(jiān)測熱電偶的熱電勢zui大值和zui小值，mV；
　　
　　s——檢測溫度點(diǎn)的微分電熱，μV/℃;
　　
　?。?）實(shí)際爐溫偏離設(shè)定溫度點(diǎn)△T3應(yīng)不大于±5℃。△T3由式（3）計(jì)算：
　　
　　△T3＝（Ep－Ezh）×103/s（3）
　　
　　式中Ep——采樣過程中監(jiān)測熱電偶的熱電勢平均值，mv；
　　
　　Ezh——監(jiān)測熱電偶在該設(shè)定溫度點(diǎn)的證書給出值，mv；
　　
　　s——檢測溫度點(diǎn)的微分電熱，μV/℃。
　　
　?。?）控溫恒溫過程中溫度波動(dòng)可用式（1）和式（2）計(jì)算，并可根據(jù)計(jì)算的區(qū)段來取對(duì)應(yīng)的參數(shù)，也可以通過實(shí)際監(jiān)測值計(jì)算系統(tǒng)的溫度顯示誤差。
　　
　　1.4系統(tǒng)檢測的重復(fù)性誤差
　　
　　系統(tǒng)整體性能的另一項(xiàng)指標(biāo)是系統(tǒng)檢測的重復(fù)性誤差。按1.1～1.3的檢測步驟要求，連續(xù)檢測3次（爐溫應(yīng)降至室溫），將3次被檢熱電偶各個(gè)溫度點(diǎn)的熱電勢值進(jìn)行比較，其差值即為檢測的重復(fù)性誤差，zui大差值應(yīng)不大于3μV，否則應(yīng)查找原因重新檢測。
　　
　　1.5比對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差
　　
　　系統(tǒng)整體性能的第3項(xiàng)指標(biāo)是比對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差。按1.1～1.3的步驟連續(xù)檢測3次，將3次被檢熱電偶各溫度點(diǎn)的熱電熱值與被檢熱電偶證書值相比較，差值即為比對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差，其zui大差值應(yīng)不大于5μV，否則應(yīng)查找原因重新檢測。
　　
　　二、測試中可能出現(xiàn)的問題及其消除方法
　　
　　2.1監(jiān)測值突變或漂移
　　
　　在實(shí)際測試中發(fā)現(xiàn)捆扎方式（圖2）對(duì)系統(tǒng)恒溫性能有一定的影響。在采樣階段，用圖2（a）捆扎方式時(shí)，監(jiān)測用數(shù)字表顯示值有時(shí)會(huì)被干擾，具體表現(xiàn)為個(gè)別監(jiān)測值突變或漂移，其變化量約為幾微狀。　　
　　經(jīng)多次試驗(yàn)分析認(rèn)為，若采用圖2（a）捆扎方式，采樣過程中監(jiān)測用的數(shù)字表通過監(jiān)測熱電偶的測量端，與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集回路形成一閉合回路，回路中電測儀表產(chǎn)生的相互干擾可造成小信號(hào)電壓顯示值的突變或漂移；采用圖2（b）方式，監(jiān)測回路與系統(tǒng)回路是獨(dú)立的，所以能減少或消除回路中的干擾，測試結(jié)果亦是可靠的。因此，應(yīng)采用圖2（b）捆扎方式。
　　
　　2.2接地與共地
　　
　　在系統(tǒng)參數(shù)已經(jīng)調(diào)整好的情況下，無論在哪個(gè)檢測點(diǎn)，恒溫過程中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)控溫曲線不光滑或微小的不等幅波動(dòng)。該現(xiàn)象一般發(fā)生在系統(tǒng)的恒溫過程，經(jīng)反復(fù)查找和多次試驗(yàn)，其為系統(tǒng)接地不良或共地不當(dāng)所致，造成系統(tǒng)的功率調(diào)節(jié)器輸出電壓頻繁調(diào)節(jié)。
　　
　　具體解決方法：將檢定爐及穩(wěn)壓電源等功率較大的設(shè)備與系統(tǒng)的控制及數(shù)據(jù)采集回路等電子設(shè)備分別可靠接地但不共地，以減少大功率交流設(shè)備對(duì)直流小信號(hào)測量設(shè)備的影響。　　
　　2.3恒溫判別條件
　　
　　系統(tǒng)出廠的恒溫判別條件已設(shè)置好，但在實(shí)際測試中經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)不是每一次檢測時(shí)爐溫都能控制得恰到好處，尤其是采用控溫?zé)犭娕冀頎t壁的控溫方式，也并非條件越嚴(yán)格、恒溫時(shí)間越長，控溫效果就越好；相反，只要恒溫過程中每分鐘的溫度波動(dòng)△T1與10min的溫度波動(dòng)△T2判斷條件同步，就能達(dá)到較好的恒溫效果。經(jīng)過實(shí)際測試認(rèn)為，出現(xiàn)△T1與△T2不同步的原因是電阻空氣爐本身的升溫恒溫慣性較大,當(dāng)恒溫時(shí)間達(dá)到（7～8）min時(shí),爐內(nèi)外的傳熱基本均。若將輸出控制量仍然維持在原出廠時(shí)的設(shè)定值，爐內(nèi)溫度就會(huì)緩慢地上升或下降，這種變化雖然能滿足采樣前的判斷條件，但采樣過程每分鐘的溫度波動(dòng)卻超出了允許值。
　　
　　解決此問題的具體方法：重新調(diào)整恒溫判別條件，逐段逼近，使其在保證滿足指標(biāo)要求的前提下，盡量縮短恒溫時(shí)間，尤其對(duì)采樣前溫度波動(dòng)的判別，應(yīng)快速而準(zhǔn)確，以避開調(diào)節(jié)器的下一次調(diào)整，達(dá)到較理想的控溫效果。
　　
　　調(diào)整前后的采樣條件見表3，改變恒溫判斷條件的2次實(shí)際檢測結(jié)果見表4。表4結(jié)果是在同一檢測系統(tǒng)、用相同的監(jiān)測設(shè)備、相同的PID參數(shù)、不同的采樣判斷條件下得出的。從表3、表4可見，調(diào)整前的參數(shù)雖然比調(diào)整后的嚴(yán)格，恒定的時(shí)間也相對(duì)長一些，但實(shí)際采樣結(jié)果卻超出規(guī)范允許值，而用調(diào)整后的參數(shù)測試的結(jié)果符合規(guī)范要求。顯然，參數(shù)調(diào)整后的結(jié)果較為理想。
　　
　　三、結(jié)語
　　
　　由于溫度量值本身會(huì)受許多不確定因素的影響，且熱電偶自動(dòng)檢定系統(tǒng)僅是通過計(jì)算機(jī)控制的，目前還不能達(dá)到*智能化。所以，此類系統(tǒng)若能同時(shí)滿足本文所述各項(xiàng)指標(biāo)的要求，就可確認(rèn)其整體性能符合檢定二等標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的要求。
　　
　　因此，使用此類系統(tǒng)的用戶在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)收、建標(biāo)、復(fù)查認(rèn)證、使用中核查，以及該系統(tǒng)軟件版本升級(jí)后的性能確認(rèn)，均可參照本方法。