工業(yè)熱電阻檢定中產(chǎn)生偏差的原因

摘要:在科技快速發(fā)展的當(dāng)前背景下，工業(yè)熱電阻在各領(lǐng)域中也獲得了更大的發(fā)展空間,同時(shí)工業(yè)熱電阻自身雖然具有運(yùn)行性能高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便易于運(yùn)維等優(yōu)勢(shì),但其檢定的效果卻一直差強(qiáng)人意,故為從根本上提升工業(yè)熱電阻自身的運(yùn)行高效性及實(shí)效性,對(duì)其檢定過(guò)程中所出現(xiàn)的偏差進(jìn)行分析也已成為相關(guān)領(lǐng)域工作人員研究的課題之一。
1工業(yè)熱電阻的相關(guān)概述
1.1工業(yè)熱電阻的概念
      工業(yè)熱電阻實(shí)質(zhì)上是一種溫度測(cè)量的傳感設(shè)備, -般情況下，工業(yè)熱電阻會(huì)與溫度的變送裝置、調(diào)節(jié)裝置及顯示裝置共同組成實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的溫度控制及測(cè)量系統(tǒng),以保障實(shí)際生產(chǎn)的安全性。
在工業(yè)熱電阻中，其主要是測(cè)量物質(zhì)在受到外界及內(nèi)部溫度的影響而產(chǎn)生的電阻變化率,同時(shí)隨著工業(yè)熱電阻被廣泛應(yīng)用在不同的生產(chǎn)活動(dòng)中，其也衍生出了多種不同外觀及種類(lèi),但這些工業(yè)熱電阻的基本功能與結(jié)構(gòu)依然沒(méi)有特別大的變化。
1. 2工業(yè)熱電阻的工作原理分析
      工業(yè)熱電阻中熱電阻主要就測(cè)量物質(zhì)在受到不同溫度影響所產(chǎn)生的電阻變化情況,而在工業(yè)熱電阻的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，物質(zhì)電阻的變化會(huì)由工業(yè)熱電阻中的儀表表現(xiàn)出來(lái)。不僅如此,工業(yè)熱電阻對(duì)與運(yùn)行環(huán)境也有著較高的要求,環(huán)境內(nèi)部溫度應(yīng)保持在十五至三十五攝氏度之間,濕度也應(yīng)始終處于百分之八十以下，由此可見(jiàn)，工業(yè)熱電阻在實(shí)際檢定過(guò)程中所體現(xiàn)出的偏差性也應(yīng)與其運(yùn)行環(huán)境具有直接的關(guān)系。
1. 3工業(yè)熱電阻的特點(diǎn)
      工業(yè)熱電阻較之其他溫度測(cè)量設(shè)備而言具有以下幾個(gè)特點(diǎn):第一,工業(yè)熱電阻具有壓簧式的結(jié)構(gòu)部件,因此其具有較高的抗振動(dòng)性能;第二,工業(yè)熱電阻不同尋常的溫度測(cè)量角度很大程度上的提升了溫度測(cè)量結(jié)果的正確性;第三，工業(yè)熱電阻結(jié)果較為簡(jiǎn)單且穩(wěn)固，因此適用于不同種類(lèi)的工業(yè)生產(chǎn)所要求溫度測(cè)量;第四,工業(yè)熱電阻內(nèi)部結(jié)構(gòu)中所具有的薄膜電阻構(gòu)件能夠大大提升其自身物理性能，并具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性與可靠性。
1.4工業(yè)熱電阻的主要結(jié)構(gòu)
      現(xiàn)階段常見(jiàn)的工業(yè)熱電阻主要由溫度傳感裝置、引線、結(jié)構(gòu)保護(hù)管以及接線裝置等構(gòu)件組成,同時(shí)不同種類(lèi)的工業(yè)熱電阻內(nèi)部結(jié)構(gòu)也存在著-定的差異性,具體而言,鎧裝工業(yè)熱電阻除基本溫度傳感及測(cè)量裝置之外，還具有絕緣材料及鋼結(jié)構(gòu)套管等;而端面工業(yè)熱電阻的溫度傳感裝置擁有一層電阻絲,其主要被應(yīng)用在物體外部的溫度測(cè)量上。
2工業(yè)熱電阻的檢定方式
2.1電位差計(jì)檢定方式
      在現(xiàn)階段的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,工業(yè)熱電阻被大量應(yīng)用在中低溫測(cè)量及統(tǒng)-控制環(huán)節(jié),以此從根本上保障其在運(yùn)行期間的穩(wěn)定性及可靠性,對(duì)其進(jìn)行不同方式的檢定也成為相關(guān)工業(yè)企業(yè)與研究人員必須完成的工作:之一。
      電位差計(jì)檢定方式主要基于國(guó)家及有關(guān)部門(mén)針對(duì)工業(yè)熱電阻所制定的檢定標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)其在檢定過(guò)程中需應(yīng)用到電位差計(jì)裝置測(cè)量尚未進(jìn)行檢定的物質(zhì)在不同溫度環(huán)境中所出現(xiàn)電阻系數(shù)變化。同時(shí)電位差計(jì)檢定.方式中,也涉及到了大量輔助型儀器,諸如:電池、電位差計(jì)裝置、電阻等,因此操作起來(lái)過(guò)于繁雜。
2.2電橋測(cè)量檢定方法
      相較于電位差計(jì)檢定方式而言,電橋測(cè)量檢定方式主要應(yīng)用的是測(cè)溫電橋裝置,并通過(guò)其他設(shè)備的共同配合,從而對(duì)工業(yè)熱電阻在檢測(cè)物體內(nèi)部電阻的過(guò)程進(jìn)行直接的測(cè)量,同時(shí)電橋測(cè)量檢測(cè)的方式對(duì)外部運(yùn)行環(huán)境具有較高的標(biāo)準(zhǔn),且測(cè)量方式也略顯復(fù)雜,因此非常容易在檢定過(guò)程中出現(xiàn)誤差。不僅如此,電橋測(cè)量裝置在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中也極易出現(xiàn)的磨損與氧化等問(wèn)題，檢定成本過(guò)大。
3工業(yè)熱電阻檢定中產(chǎn)生偏差的原因及控制
      工業(yè)熱電阻的檢定方法有兩種,一是電位差計(jì)檢定,主要是基于國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，利用電位差計(jì)來(lái)對(duì)尚未檢定物質(zhì)在不同溫度條件下的電阻系數(shù)變化進(jìn)行測(cè)量,在檢定過(guò)程中不僅需要用到電位差計(jì)，還需要大量的輔助設(shè)施,包括電阻、電池、導(dǎo)線等,操作相對(duì)繁瑣;二是電橋測(cè)量檢定,主要是運(yùn)用測(cè)溫電橋裝置與其他設(shè)備的配合,針對(duì)工業(yè)熱電阻檢測(cè)物體內(nèi)部電阻的過(guò)程進(jìn)行測(cè)量,這種檢定方式對(duì)于外部環(huán)境要求較高,而且測(cè)量方式復(fù)雜,檢定過(guò)程容易出現(xiàn)誤差。
3.1水三相點(diǎn)瓶使用偏差
      水三相點(diǎn)瓶在工業(yè)熱電阻運(yùn)行中發(fā)揮出的主要作用是保溫,在對(duì)特殊種類(lèi)金屬的溫度進(jìn)行檢定時(shí)通常會(huì)用到，例如,在《工業(yè)鉑、銅熱電阻》(JJG229- 2010)中,明確提出，應(yīng)該利用水三相點(diǎn)瓶及其保溫容器進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)電阻值的測(cè)定,水三相點(diǎn)瓶對(duì)于工業(yè)熱電阻后期測(cè)量結(jié)果存在直接影響，如果其無(wú)法正常運(yùn)行，還可能會(huì)導(dǎo)致工業(yè)熱電阻的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。基于此,需要技術(shù)人員重視水三相點(diǎn)瓶的使用，而一旦操作失誤,就可能導(dǎo)致工業(yè)熱電阻的檢定偏差:一是在水三相點(diǎn)瓶中放入標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)之前,將必要的預(yù)冷環(huán)節(jié)忽略。實(shí)際上，在對(duì)水三相點(diǎn)瓶進(jìn)行操作前,要求檢測(cè)人員必須預(yù)先將標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)放入到相應(yīng)的制冷恒溫槽中,做好必要的預(yù)冷處理工作,等到溫度計(jì)顯示數(shù)值與水三相點(diǎn)瓶一致,或者兩者之間的誤差不超過(guò)0.01℃時(shí),才能進(jìn)行測(cè)量,分析原因，主要是在利用熱電阻進(jìn)行溫度測(cè)量的過(guò)程中，必然伴隨著-定的熱量交換,容易引發(fā)傳熱誤差,通過(guò)對(duì)溫度計(jì)的預(yù)冷處理,能夠避免將外界溫度代入瓶中,從而杜絕傳熱現(xiàn)象引發(fā)的測(cè)量偏差;=是在水三相點(diǎn)瓶完成凍制后,立即投入使用。實(shí)際上,剛剛凍制好的水三相點(diǎn)瓶三相點(diǎn)溫度偏低,凍制過(guò)程較大的過(guò)冷度會(huì)導(dǎo)致冰晶尺寸偏小，容易產(chǎn)生較大的應(yīng)力,如果立即將其應(yīng)用到溫，度測(cè)量中，過(guò)于強(qiáng)烈的內(nèi)外溫差不僅會(huì)對(duì)工業(yè)熱電阻檢定結(jié)果的正確性產(chǎn)生影響,嚴(yán)重的甚至可能引發(fā)安全事故。因此,正確的操作應(yīng)該在將凍制好的水三相點(diǎn)瓶于接近0.01℃的環(huán)境下放置30min,待其穩(wěn)定后再投入使用，這樣能夠確保冰晶尺寸合理,消除應(yīng)力作用,從而保證測(cè)量結(jié)果正確可靠。
3.2電測(cè)設(shè)備使用偏差
      結(jié)合《工業(yè)鉑、銅熱電阻》(JJG229-2010)分析,對(duì)于A級(jí)乃至AA級(jí)電阻的檢定,必須采用0.005級(jí)或者更高等級(jí)的電測(cè)設(shè)備。在不斷的發(fā)展過(guò)程.中,很多市級(jí)計(jì)量部門(mén)開(kāi)始將原本的電測(cè)設(shè)備更換為了對(duì)應(yīng)等級(jí)的數(shù)字.多用表,但是在這種情況下，很容易出現(xiàn)因?yàn)殡姕y(cè)設(shè)備操作不當(dāng)引發(fā)的測(cè)量偏差。具體來(lái)講，一是沒(méi)有做好量程選擇工作。合理的量程對(duì)于測(cè)量.檢定工作有著非常重要的作用，如果量程選擇偏高,則會(huì)對(duì)測(cè)量正確性產(chǎn)生影響,如果量程選擇偏低,可能導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果超出量程范圍,無(wú)法直觀顯示出來(lái)。而在實(shí)際操作中,也可以設(shè)定為自動(dòng)量程,由系統(tǒng)自主確定,但是這樣的方式可能造成讀數(shù)延遲，測(cè)量時(shí)間間隔難以得到有效保障。因此,對(duì)于技術(shù)人員而言,檢定過(guò)程中必須依照實(shí)際情況，對(duì)量程進(jìn)行合理選擇;二是沒(méi)有做好數(shù)字多用表調(diào)節(jié)。在對(duì)熱電阻阻值進(jìn)行測(cè)量時(shí),需要通過(guò)一定電流,檢定環(huán)節(jié)通常要求通過(guò)熱電阻的電流不超過(guò)1mA,之所以如此,主要是因?yàn)楫?dāng)電流從熱電阻中通過(guò)時(shí),會(huì)在其感溫元件及引線上產(chǎn)生焦耳熱,繼而形成相應(yīng)的溫度梯度,受這種內(nèi)部熱效應(yīng)影響,電阻的溫度會(huì)逐漸身高,引發(fā)測(cè)量偏差問(wèn)題。因此,在工業(yè)熱電阻檢定環(huán)節(jié),如果使用的是數(shù)字多用表,應(yīng)該將其調(diào)節(jié)到低電流檔。考慮內(nèi)容熱效應(yīng)引發(fā)的測(cè)量偏差大小會(huì)受到流經(jīng)熱電阻電流大小的影響，不能一概而論,為了保證檢定結(jié)果正確可靠,采用兩支工業(yè)鉑熱電阻,在0℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn),保持其他試驗(yàn)條件不變,僅僅增加通過(guò)鉑熱電阻的電流值。
      雖然通過(guò)增加流經(jīng)鉑熱電阻電流的方式，能夠提升測(cè)量的靈敏度,不過(guò)電流越大,電阻內(nèi)部熱效應(yīng)也越大,測(cè)量偏差值同樣會(huì)隨之增大。當(dāng)電流達(dá)到5mA時(shí), 1號(hào)鉑熱電阻的測(cè)量值如果換算成溫度,較上級(jí)計(jì)量部門(mén)的檢定結(jié)果高出約0.03℃, 2號(hào)鉑熱電阻測(cè)量值在換算成溫度后,較檢定結(jié)果高出0.04℃.因此,在工業(yè)熱電阻檢定中,應(yīng)該對(duì)電流進(jìn)行控制,在保證測(cè)量靈敏度的情況下，盡可能減小自熱效應(yīng)。
4提升工業(yè)熱電阻檢定有效性的方式
      為從根本上提升工業(yè)熱電阻檢定有效性,現(xiàn)階段相關(guān)管理部門(mén)也要從緊抓人員專業(yè)技能及職業(yè)素養(yǎng)入手，注重在人員群體中強(qiáng)調(diào)規(guī)范化操作的重要性,積極開(kāi)展關(guān)于檢定工業(yè)熱電阻新技術(shù)的相關(guān)技能培訓(xùn)活動(dòng),基于國(guó)家及有關(guān)部門(mén)所頒布的工業(yè)熱電阻檢定相關(guān)規(guī)則，建立健全檢定工作的管理機(jī)制。不僅如此,對(duì)于工業(yè)熱電阻檢定偏差的原因進(jìn)行及時(shí)的分析,從而制定出解訣此類(lèi)問(wèn)題的對(duì)策,并在保證工業(yè)熱電阻運(yùn)行穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，提升其檢定過(guò)程中的正確性。
5結(jié)論
      工業(yè)熱電阻檢定中,可能出現(xiàn)檢定結(jié)果偏差的問(wèn)題,對(duì)偏差產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析,主要是工作人員的操作缺乏規(guī)范性?；诖?應(yīng)該對(duì)工業(yè)熱電阻檢定步驟進(jìn)行明確,做好風(fēng)險(xiǎn)分析預(yù)防工作,采取有效措施來(lái)減少和杜絕偏差,以此來(lái)保證檢定結(jié)果真實(shí)有效。