工業熱電阻檢定中產生偏差原因

摘要：工業化進程的加快，使得工業熱電阻在越來越多的行業和領域得到了應用，本身所具有的運行性能高、結構簡單、維護方便等優勢受到了技術人員的青睞。不過，工業熱電阻在檢定中經常出現偏差率高的問題，對其運行效率和穩定性產生了不容忽視的影響。本文從工業熱電阻的工作原理出發，就其檢定中產生偏差的原因，提出了相應的控制策略，希望能夠使得工業熱電阻的性能充分發揮出來。
0引言
      科學技術飛速背景下，工業熱電阻憑借著自身穩定性強、測溫精度高、結實耐用等優點，在工業生產、精密測量等領域得到了應用，發揮出了相當積極的作用。不過，在工業熱電阻檢定中，存在一些導致測量偏差的因素，其不僅會造成檢定數據偏差，還可能直接影響檢定結果判定，需要技術人員的重視和解決。
1工業熱電阻的工作原理
       實際上，工業熱電阻是一種具備溫度測量功能的傳感裝置，通常會與溫度變送裝置、溫度調節裝置及溫度顯示裝置配合使用，實現對于工業生產過程中溫度的測量、調節和控制（見圖1）。工業熱電阻對于溫度的測量主要是利用了導體或者半導體的電阻值會隨著溫度的變化發生相應變化的特性，在其實際使用過程中，測量物質的電阻變化情況會被工業熱電阻中的儀表直觀呈現出來。
      相比較其他溫度測量裝置，工業熱電阻具備幾個比較顯著的特點，一是其結構部件采用的是壓簧式，抗振性能優越；二是與一般溫度測量儀器的測量角度存在很大區別，能夠提高溫度測量結果的正確性；三是工業熱電阻的結構簡單，穩定性強，在不同類型的工業生產中有著良好的適用性，能夠滿足其對于溫度測量的不同需求；四是工業熱電阻內部獨特的薄膜電阻構件可以提升其物理性能，保證設備的正常使用[1]。

2工業熱電阻檢定中產生偏差的原因及控制
      工業熱電阻的檢定方法有兩種，一是電位差計檢定，主要是基于國家相關標準，利用電位差計來對尚未檢定物質在不同溫度條件下的電阻系數變化進行測量，在檢定過程中不僅需要用到電位差計，還需要大量的輔助設施，包括電阻、電池、導線等，操作相對繁瑣；二是電橋測量檢定，主要是運用測溫電橋裝置與其他設備的配合，針對工業熱電阻檢測物體內部電阻的過程進行測量，這種檢定方式對于外部環境要求較高，而且測量方式復雜，檢定過程容易出現誤差[2]。
2.1水三相點瓶使用偏差
      水三相點瓶在工業熱電阻運行中發揮出的主要作用是保溫，在對特殊種類金屬的溫度進行檢定時通常會用到，例如，在《工業鉑、銅熱電阻》（JJG229-2010）中，明確提出，應該利用水三相點瓶及其保溫容器進行標準鉑電阻溫度計電阻值的測定，水三相點瓶對于工業熱電阻后期測量結果存在直接影響，如果其無法正常運行，還可能會導致工業熱電阻的運行風險。基于此，需要技術人員重視水三相點瓶的使用，而一旦操作失誤，就可能導致工業熱電阻的檢定偏差：一是在水三相點瓶中放入標準鉑電阻溫度計之前，將必要的預冷環節忽略。實際上，在對水三相點瓶進行操作前，要求檢測人員必須預先將標準鉑電阻溫度計放入到相應的制冷恒溫槽中，做好必要的預冷處理工作，等到溫度計顯示數值與水三相點瓶一致，或者兩者之間的誤差不超過0.01℃時，才能進行測量，分析原因，主要是在利用熱電阻進行溫度測量的過程中，必然伴隨著一定的熱量交換，容易引發傳熱誤差，通過對溫度計的預冷處理，能夠避免將外界溫度代入瓶中，從而杜絕傳熱現象引發的測量偏差[3]；二是在水三相點瓶完成凍制后，立即投入使用。實際上，剛剛凍制好的水三相點瓶三相點溫度偏低，凍制過程較大的過冷度會導致冰晶尺寸偏小，容易產生較大的應力，如果立即將其應用到溫度測量中，過于強烈的內外溫差不僅會對工業熱電阻檢定結果的正確性產生影響，嚴重的甚至可能引發安全事故。因此，正確的操作應該在將凍制好的水三相點瓶于接近0.01℃的環境下放置30min，待其穩定后再投入使用，這樣能夠確保冰晶尺寸合理，消除應力作用，從而保證測量結果正確可靠。
2.2電測設備使用偏差
      結合《工業鉑、銅熱電阻》（JJG229-2010）分析，對于A級乃至AA級電阻的檢定，必須采用0.005級或者更高等級的電測設備。在不斷的發展過程中，很多市級計量部門開始將原本的電測設備更換為了對應等級的數字多用表，但是在這種情況下，很容易出現因為電測設備操作不當引發的測量偏差。具體來講，一是沒有做好量程選擇工作。合理的量程對于測量檢定工作有著非常重要的作用，如果量程選擇偏高，則會對測量正確性產生影響，如果量程選擇偏低，可能導致測量結果超出量程范圍，無法直觀顯示出來。而在實際操作中，也可以設定為自動量程，由系統自主確定，但是這樣的方式可能造成讀數延遲，測量時間間隔難以得到有效保障。因此，對于技術人員而言，檢定過程中必須依照實際情況，對量程進行合理選擇[4]；二是沒有做好數字多用表調節。在對熱電阻阻值進行測量時，需要通過一定電流，檢定環節通常要求通過熱電阻的電流不超過1mA，之所以如此，主要是因為當電流從熱電阻中通過時，會在其感溫元件及引線上產生焦耳熱，繼而形成相應的溫度梯度，受這種內部熱效應影響，電阻的溫度會逐漸身高，引發測量偏差問題。因此，在工業熱電阻檢定環節，如果使用的是數字多用表，應該將其調節到低電流檔。考慮內容熱效應引發的測量偏差大小會受到流經熱電阻電流大小的影響，不能一概而論，為了保證檢定結果正確可靠，采用兩支工業鉑熱電阻，在0℃進行實驗，保持其他試驗條件不變，僅僅增加通過鉑熱電阻的電流值，試驗結果如表1所示。

      結合表1數據分析，雖然通過增加流經鉑熱電阻電流的方式，能夠提升測量的靈敏度，不過電流越大，電阻內部熱效應也越大，測量偏差值同樣會隨之增大。當電流達到5mA時，1號鉑熱電阻的測量值如果換算成溫度，較上級計量部門的檢定結果高出約0.03℃，2號鉑熱電阻測量值在換算成溫度后，較檢定結果高出0.04℃。因此，在工業熱電阻檢定中，應該對電流進行控制，在保證測量靈敏度的情況下，盡可能減小自熱效應[5]。
3結語
      工業熱電阻檢定中，可能出現檢定結果偏差的問題，對偏差產生的原因進行分析，主要是工作人員的操作缺乏規范性。基于此，應該對工業熱電阻檢定步驟進行明確，做好風險分析預防工作，采取有效措施來減少和杜絕偏差，以此來保證檢定結果真實有效。