数字温度二次仪表的检定方法和故障排除

王金鑫 赵锡钦 祁旺

海门市综合检验检测中心,江苏 海门 226100

在温度测量中，根据各测量单元所发挥作用的不同，可将温度仪表划分为一次与二次仪表，其中热电偶、热电阻等测量温度时与被测对象直接接触的传感器为一次仪表；而根据温度一次仪表所输出的信号量显示温度并提供控制功能的仪表装置称作二次仪表。数字式温度二次仪表能够快速精准地测量与显示温度数值，并且提供数据信息进行打印与数据处理。温度二次仪表作为根据一次仪表输出电量信号值而对被测温度展开测量、显示以及控制的温度仪表，在众多工业生产领域得到广泛应用[1]。由此可见，数字温度二次仪表的性能指标会对温度测量与控制产生直接影响，所以需要做好对数字温度二次仪表的定期检定与校准工作。

1 数字温度二次仪表的检定研究

1.1 检定方法

（1）检定前需对温度二次仪表进行预热15分钟，然后短接数字温度二次仪表的信号输入端，电源接通后仪表数值显示为室温值，如果存在偏差则需要对冷端补偿板上的电位器进行调整，确保其与室温值相等。

（2）在温度正确的前提下，从起始量程逐渐增大输入信号，向温度二次仪表输入不同被检定点的温度所对应的标称电量值，读取温度二次仪表中的显示数值，直到达到上限；然后不断减小输入信号，向温度二次仪表输入不同被检定点的温度所对应的标称电量值，读取温度二次仪表中的显示数值，直至达到下限。其中下限值只能够对下行程进行检定，而上限值也只能对上行程进行检定，并且每相隔100℃便需要标记校验点（此做法以配热电偶的XMZ-101型号数字温度二次仪表为例），确定温度二次仪表全部量程的基本误差。

（3）倘若误差超出允许值，需要对相应温度段的折线补偿电位器进行调整，直到满足要求。由于温度电势线的变化主要是通过分段折线逼近温度的电势函数近似方法予以实现，所以在调整高温校验点时，会导致低温校验点的显示数值受到影响，所以实际检定工作中一定要多次反复进行，确保所有校验点的误差都在允许范围之内，才能够认定该数字温度二次仪表合格。

1.2 检定系统

数字温度二次仪表的检定系统主要由温度二次仪表、信号校准器、PC机以及打印机构成，同时还可以结合实际需求对系统进一步拓展。在整个检定系统当中，PC机属于关键核心，控制系统的有序运转，主要基于虚拟仪器的测试系统，在控制信号校准器与打印机工作的同时，也能够结合本身的系统资源展开数据处理与存储等工作。由此可见，PC机自身性能会对整个检定系统的性能产生直接影响[2]。整个数字温度二次仪表的检定系统主要实现测试功能与测试数据管理功能，前者能够完成对数字温度二次仪表的自动化检定，结合被检定仪表型号与用户所选择的检定点，系统经由串口控制信号源所传输的激励信号对数字温度二次仪表予以激励，从而获得仪表的实际响应量，之后对所获得的数据展开分析处理且得出结论。同时，结合用户需求对原始的测试数据信息进行归档保存，方便用户对测试数据进行检索、查询与打印，满足各种生产需求。测试数据管理功能主要是结合测试过程中存档入数据库中的测试信息，对需用到测试历史数据与结果数据展开检索、打印等工作，获得相关报表，满足生产实际所需。

信号校准器在整个系统硬件构成中属于关键组成，在检定系统中发挥的作用极为重要。具体来讲，信号校准器主要负责数字温度二次仪表所需各类激励信号的产生，从而替代一次仪表热电偶或热电阻等传感器的模拟输入，一般这类信号均为电阻或是电压，同时输入信号为标准化信号，对精准度要求较高。信号校准器通常自带总线接口，能够在与计算机相接后对输入激励信号的大小与类别进行控制调整。

检定系统软件部分的主要作用为驱动与控制硬件、存储与处理数据信息、生成人机交互操作界面等。其中数据管理子系统是基于数据库访问软件的应用子系统，通过构建底层数据库引擎以及管理数据库连接，在相关操作下确保所有子系统的各项功能得以实现。

如此看来，基于虚拟仪器技术的数字温度二次仪表检定系统能够实现如下功能：①电子电位差计、电子平衡电桥的自动化检定；②数字温度二次仪表（配热电偶、热电阻）的自动化检定；③可检定一切不同分度号仪表，此处分度号涵盖K、E、S、T、J、R、B、N、Pt100等；④实现数据采集的自动化；⑤能够对具备冷端自动化补偿的温度二次仪表进行温度的自动化修正，之后再进行检定；⑥误差计算以及误差合格与否判定的自动化。

2 数字温度二次仪表的故障排除方法

尽管在温度测量过程中数字温度二次仪表具有精准度高、稳定性好、使用寿命长等一系列优势，但具体使用中会受到应用环境与操作手法等因素影响，不可避免地会出现一定故障，本文针对常见故障提出具体的排除方法。

（1）温度二次仪表接通电源之后显示不稳定。出现这一情况的原因可能有两方面，一方面是热电偶或是热电阻的工作环境温度或是接线不稳定所导致，另一方面可能是因为电源电压不稳定、调零或是调满电位器出现接触不良、A/D转换器质量不佳、±5V电源稳定性不佳以及基准电容质量不佳等因素[3]。所以，需要根据可能存在的原因一一检查并排除。

（2）温度二次仪表接通电源之后无显示。首先要对电源接通状况进行确认，之后仔细观察有无元件损坏或闻到烧焦气味，查看所有接插部件是否存在接触不良情况。可用万能表检测，倘若出现损坏则需要及时更换。

（3）温度二次仪表显示溢出信号为“1”，表明输入信号值已经超过了测量范围。针对这一故障应当对A/D转换器与驱动器外围电容进行检查，确认有无损坏，倘若存在损坏需要及时更换。

（4）温度二次仪表显示乱码。出现这一故障的主要原因是电位器内部接触不良导致可选用万能表检查，如有损坏及时更换。

（5）温度二次仪表数码显示缺段。这一故障表明此段发光二极管受损，或是驱动输出电压值不够。采用万能表检测，找到不通之处重新焊接，确保线路畅通。

（6）温度二次仪表显示数值较标准值小，可能存在电容被击穿或是漏电情况。

（7）温度二次仪表显示器全黑屏，可能存在A/D转换器与驱动器损坏情况，需要立即更换。

3 结语

综上所述，数字温度二次仪表在工业生产中得到广泛应用，属于极为关键的测温剂量器具，为保证仪表测温的精准性，需要做好必要的检定工作才能投入使用。本文简述了数字温度二次仪表的检定方法，并对基于虚拟仪器技术的检定系统展开分析，同时提出针对性的温度二次仪表常见故障排除方法，以期提高数字温度二次仪表的检定可靠性，以高精准率投入生产，给生产带来便利。