JJF 1664-2017温度显示仪表校准规范解读

2021-09-13凌彦萃熊智淳陈旭上海市计量测试技术研究院

上海计量测试 2021年4期

凌彦萃熊智淳陈旭 / 上海市计量测试技术研究院

0 引言

温度显示仪表是一种工业过程测量仪表，其作用在于将工业过程中的温度信息转换成适合于可观察的形式，通常以指针、色带、光柱的位移或偏转角的大小来表示温度的高低，也有用数字或图形直接表示被测对象的温度量值[1]。广泛应用在冶金、化工、航天航空、机械、轻工、制造业、食品、医疗、检测、科研等温度测量领域，是量大面广的计量器具[2-4]。

已有国家标准和行业标准规范温度显示仪表产品的制造，并有多部检定规程在出厂检定和计量监督管理中起到重要作用，但由于该计量器具大多使用在工业现场，需要通过现场校准达到量值溯源的目的。目前国际建议中除欧盟颁布的校准指南EURAMET/cg-11/v.01 Guidelines on the calibration of temperature indicators and simulators by electrical simulation and measurement，尚未见相关的出版物。为统一校准方法，有必要尽快制定温度显示仪表的校准规范，以满足在各种应用场合温度显示仪表的量值溯源，并与国际相关的校准指南保持一致。为此，2017年11月20日，JJF 1664-2017《温度显示仪表校准规范》（以下简称《规范》）发布，并于2018年2月20日实施。《规范》增强了现场校准的可操作性，满足目前的校准需求。根据《规范《实施后各行业、各部门咨询反馈的意见，对《规范》进行深入解读，并对执行过程中需要注意的问题进行阐述。

1 《规范》主要内容解析

1.1 《规范》的制定依据和适用范围

《规范》是按照JJF 1071-2010《国家计量校准规范编写规则》要求编写的；其中不确定度按照JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》进行评定。校准方法参考了JJG 617-1996《数字温度指示调节仪》、JJG 951-2000《模拟式温度指示调节仪》和EURAMET/cg-11/v.01 Guidelines on the calibration of temperature indicators and simulators by electrical simulation and measurement，等效采用其温度显示仪表部分的校准原则、要求和不确定度评定。

《规范》适用于接受热电偶、热电阻等传感器信号或温度变送器输出信号的温度显示仪表，包括工业过程测量系统中温度显示部分的校准。除了单一测量功能的显示仪表外，工业过程测量和控制系统中显示单元逐渐被数字和图形直接表示的显示器所代替，因此，温度显示部分的量值溯源自然包含在《规范》的适用范围内。显示方式概括为两类，模拟显示和数字显示，需选择各自合适的校准方法。

1.2 计量特性

《规范》对温度显示仪表允许示值误差的表述方式做了描述。温度显示仪表的最大允许误差通常用量程的±a%表示（其中a为准确度等级）。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级等（见JJG 617-1996第4章）。模拟温度显示仪表的准确度等级有0.5级、1.0级、1.5级、2.5级和4.0级等（见JJG 951-2000第4章）。

由温度显示仪表计量特性确定一项校准项目为示值误差即仪表的示值与输入的标准值之差，另一项为安全性能检查即绝缘电阻。对于220 V交流供电的温度显示仪表在常温下金属外壳（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不小于20 MΩ。24 V直流供电的温度显示仪表可不进行绝缘电阻的测量。

控制特性不是温度显示仪表的计量性能，故控制性能的检查不列入规范的编制。

1.3 校准方法

数字温度显示仪表示值误差的校准方法参照JJG 617-1996中输入被测点标称电量值的测量方法和欧盟的“校准指南”，以多次测量结果平均值计算示值误差。因为数字温度显示仪表的分辨力给测量带来死区，校准时不采用JJG 617-1996中的寻找转换点法，必须通过输入被测点标称电量值方法测出被测点温度显示仪表示值所涵盖的输入信号范围，从而计算测量点的最大误差，作为判定温度显示仪表是否合格的依据。而校准规范是在同一输入信号的条件下，通过重复测量的结果计算平均值，并分析示值的分散性，以测量平均值和测量不确定度的形式表述测量结果。因此，校准时采用输入被测点标称电量值法，通过重复测量将仪表的分辨力作为测量不确定度的一个分量是合理的。

模拟温度显示仪表示值误差的校准方法参照JJG 951-2000中全量程仪表和偏差指示仪表分别规范校准方法，采用“对准被测看标准”方法，避免发生估读误差，减小测量不确定度。考虑到现场校准的特点，在满足目标不确定度条件下可以采用输入被测点标称电量值估读仪表示值的比较方法。对偏差指示仪表的重复测量，需每次重新设定温度后进行测量。

《规范》适用于工业现场对温度显示仪的校准，增加模拟温度功能输出校准方法，与现有类似规程有一定区别，详见表1。

表1 JJF 1664-2017与现有类似规程对比表

2 《规范》执行中应注意的问题

2.1 范围

由于温度显示仪表属于温度二次仪表，输入信号为模拟热电阻或热电偶的电阻、电压或标准化的工业过程信号，因此，接受直流电压或电流过程信号，显示非温度单位，如液位、压力或相对湿度等的二次仪表可参照本《规范》进行校准。

2.2 校准条件

校准条件包括校准用标准器、配套设备和校准环境条件。为了使测量结果具有尽可能小的不确定度，需要建立一种较优越的环境条件，降低环境因素对标准器带来的附加误差。

2.3 参考标准器

校准时所需的标准仪器及配套设备可从表2中选择。选用的原则为校准时由标准器及配套设备引入的扩展不确定度U（k=2）应尽可能小，以满足委托方对校准工作的要求。其中，温度校准仪是用于校准（检定）温度显示仪表的一种新型计量标准器，正在逐渐取代原有的实验室测量仪器，进入现场校准的标准器行列。

表2 参考标准器及配套设备

参考标准器及配套设备表中列入“温度校准仪——标准信号输出作为校准接受过程信号二次仪表的标准信号源”。《规范》在校准方法中明确了采用温度校准仪校准的具体方法。

2.4 关于校准结果的表达和复校时间间隔

《规范》在校准结果表达中的描述采用了JJF 1071-2010中规定的内容。其中“校准结果及其测量不确定度的说明”中给出了具体要求：应给出每个被测点温度对应的输出平均值或折算成温度值（也可以用相应的误差形式出现），以及相应的扩展不确定度和包含因子。如各被校点的扩展不确定度相差不大，可以取最大的代替。

复校时间间隔以自定为原则，但应不超过一年。