数字温度显示仪表校准方法分析

邱伟民

（三明市计量所，福建 三明 365000）

0 引言

数字温度显示仪表是一种以十进制数码显示被测值的仪表，仪表本身并不能单独测量温度，与温度传感器配合、接受其信号才能测量温度，仪表输入信号是标准化、规范化的信号，通常数字温度显示仪表与热点阻、热电偶等温度传感器配合使用，具精度高、显示清晰正确、可读性强、安装方便等优点。

1 数字温度显示仪表的一般原理及基础知识

数字温度显示仪表主要原理图如图1所示，测量电路将传感器形成的电动势进行测量，将得到的信号通过电平放大，进行非线性校正及A/D转换，最终在显示端输入被测温度数值。

图1 数字温度显示仪表原理图

数字温度显示仪表的准确度等级有0.1级、0.2级、0.5级、1.0级，常见的是1.0级；分辨力有0.1℃和1℃。数字温度显示仪表通常与热电偶或热电阻连接，常用热电偶的类型有B、S、R、K、N、E、J、T等，常用热电阻的类型有Pt100，Pt500，Pt1000，Cu50，Cu100等；在我市常见应用K型热电偶和Pt100热电阻，后文校准方法以K型热电偶和Pt100热电阻为主。

2 数字温度显示仪表校准条件

2.1 标准器及其他设备

校准时标准器主要有直流电阻箱、标准直流电压源、温度校准仪、专用补偿导线、0℃恒温器、专用连接导线和绝缘电阻表；其中直流电阻箱和标准直流电压源在实际使用可用符合要求的温度校准仪替代。

2.2 环境条件

2.3 准备工作

（1）数字温度显示仪表的校准前应检查被校设备的外观是否损坏，接上电源打开开关，查看数字温度显示仪表是否能够正常显示。

（2）校准前仪表应通电预热，预热时间按制造厂说明书的规定确定，一般不少于15min，具有参考段温度自动补偿的仪表预热时间不少于30min。

3 校准项目和校准方法

3.1 安全性能的校准

对于220V交流供电的数字温度显示仪表在常温下用绝缘电阻表测量仪表金属外壳（或接地端子）与输入端子之间、金属外壳（或接地端子）与电源端子之间的绝缘电阻，测量时应稳定5秒后读数，绝缘电阻不小于20兆欧。24V直流供电的数字显示仪表可不进行绝缘电阻的测量。

3.2 示值误差的校准

示值误差是数字式显示仪表的关键指标，直接关系到仪表的使用，对于用户在温度调节控制起决定性作用，在仪表的校准点选择应不少于5点，至少应包括上限值温度、下限值温度及其在内原则上均匀分布的点；也可以根据用户选着指定校准点。数字温度显示仪表连接有热电偶传感器或热电阻传感器，以下分别对常用的连接K型热电偶和Pt100型热电阻的数字式显示仪表校准进行介绍。

3.2.1 配热电偶的数字式温度显示仪表的示值误差的校准

被校数字式温度显示仪表配接K型热电偶，测量范围为0℃～1100℃，分辨率为1℃，最大允许误差为±6.5℃；使用FLUKE的743B过程认证校准器作为测量标准；补偿导线选择原装自带K型补偿导线，其经校准修正值（20℃时）е=0.0010mV，U95=3.28μV，k95=2.01。按照JJF1664-2017温度显示仪表校准规范的要求，其校准点应不少于5个点，至少包括上限点和下限点；实际我们按照使用惯例其校准点为（℃）：0，100，200，300，500，700，900，1100。

使用过程认证校准器，由于本身校准仪内部具有温度补偿，校准时可以不需采用0℃恒温槽，过程认证校准器工作时处于正常室温，示值误差校准示意图如图2，过程认证校准器测量端随开机时间增长温度上升，校准时给仪表输入的信号是被校温度点对应的标称电动势减去过程认证校准器测量端温度补偿电动势再减去补偿导线修正值，该过程由于测量端电路设计温度变化较为稳定，其变化反馈较快，仪表收到被测温度点电动势一直是标称电量值。

FLUKE过程认证校准器选择模拟热电偶输出，将专用K型热电偶测量导线与被校仪表连接，注意正负极接线，确保连接完好；给被校仪表输入温度信号时，过程认证校准器可以直接输入温度校准点数值，检定人员操作简便；也可以输入温度信号输入值对应的分度表。日常测量时直接输入被校点温度值，过程认证校准器自动进行温度补偿。

在国防部长、国务卿相继对“一带一路”倡议提出批评后，特朗普本人在11月份的东亚之行中，也把与亚洲盟友一道应对中国的“一带一路”倡议纳入行程表。在访问日本时，特朗普与安倍商讨了两国在印太地区加强基础设施建设合作事宜，强调“印太地区的基础设施项目应该与市场竞争和透明度、负责任的金融安排、开发和公正的市场准入以及高标准的良治相一致”，两国将致力于支持在第三国进行高质量基础设施开发上的合作。[8]

3.2.2 配热电阻的数字式温度显示仪表的示值误差的校准

被校数字温度显示仪表配Pt-100型热电阻，测量范围为0℃～400℃，最大允许误差为±1.0%FS，分辨力为0.1℃，使用FUCK的822A过程校准仪作为测量标准，根据实际使用要求选用三线制或四线制进行连接工业生产中多数数字温度显示仪表为三线制，仪表内部有电桥电路，按照说明书连接，电桥电路可以将连接导线电阻通过电路方式消除。按照JJF1664-2017温度显示仪表校准规范要求，校准点分别为0.0℃，100.0℃，200.0℃，300.0℃，400.0℃。

使用FLUKE过程认证校准器的模拟热电阻功能，选择Pt100（385），即Pt100热电阻在0.0℃标准阻值为100.0欧，在100.0℃标准阻值为138.5欧，为我国日常工作生产中最常见的热电阻。由于FLUKE过程认证校准器给出的是模拟热电阻，可以选择直接对应校准温度点直接输出，实际测量情况依次模拟输出0.0℃，100.0℃，200.0℃，300.0℃，400.0℃（上行程），记录数字温度显示仪表示值；然后再按400.0℃，300.0℃，200.0℃，100.0℃，0.0℃（下行程），记录数字温度显示仪表示值；取2次示值的平均值作为测量结果；由于数字仪表分辨力为0.1℃，需要考虑分辨力误差d=0.1℃，若仪表分辨力为1℃，应测量结果末位一般与仪表分辨力一致，出于谨慎原则修约，则此时不应考虑分辨力误差。

3.3 注意事项

（1）数字温度显示仪表现场校准时应注意人员和设备安全问题：因现场数字式温度显示仪表一般安装于电气控制柜内部，柜内布置各种高压线路和开关，在校准、调试和接线全过程中一定要注意做好安全防护措施，尽量安排由熟悉设备电路和控制开关有证电工帮助现场接线，避免现场工业设备的异常动作损坏设备或影响生产。

（2）温度校准仪自身的温度补偿数据不准，导致校准数据有误，在使用温度校准仪进行温度点，由于经常携带现场校准，在使用过程中难免发生碰撞或震动，很容易对温度校准仪内的相关温度补偿端测温元器件造成损伤，需要定期对温度校准仪进行温度补偿端校准。

（3）温度校准仪电量过低仍在使用或充电时使用，无法提供稳定的电参数信号，现场校准数据有误；在现场校准时应提前充好电，并预热稳定后进行测量。

（4）配热电偶数字温度显示仪表，补偿导线类型与模拟热电偶类型匹配，现场校准应准备合适长度对应类型补偿导线，并每年核查补偿导线修正值，避免补偿导线性能引起数据有误。

（5）配热电阻的数字温度显示仪表，三根信号线有两根是短接的，短接的两根信号线其中一个是中间连接线，由于热电阻不分正负极，按三线制接法只会有两种情况，如测量时仪表示值显示为一个稳定的负值，则短接接线错误，调整另一方法接线。

（6）配热电阻的数字温度显示仪表，专用连接导线在现场检测可采用三根相同长度的铜导线作为连接线，可使用同一个长的铜导线截取成三段一样长度制作，制作完成后其中两根在连接温度校准仪共用测量端，制作完成时需进行电阻值测量，阻值偏差应小于1%。

（7）数字温度显示仪分辨力引入示值误差，在校准分辨力为1℃时分辨力引起的在测量结果修约时已经考虑，不再重复引入，但对于高精度数字温度显示仪表，分辨力引起示值误差应予以考虑，在给出示值误差时应引入分辨力。

4 结束语

数字温度显示仪表作为工业生产中经常使用测量器具，其测量精度与生产息息相关，同时在生产中面临环境复杂、仪表设备多样，在校准时需要专业技术精、知识面广、安全意识强，在数据处理时需要细心细致，需要认真按照国家计量校准规范进行测量。本文介绍实际工作中使用温度校准仪进行数字温度显示仪表测量的方法及注意事项，为数字温度显示仪表校准提供入门参考。