提高铂电阻温度计测量精度的方法研讨

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  摘 要:本文在检定规程对铂电阻温度计提出的要求基础上,通过分析铂电阻温度计测温特性,参照铂电阻温度计检定结果,以此分析提高铂电阻温度计测量精度的方法,明确温度校准点测量不确定度,配备针对性的解决对策。本文研究结果仅供参考。
  关键词:铂电阻温度计;测量精度;提升措施
  在温度测量领域中,铂电阻温度计由于自身温度测量范围、测量稳定性、系统灵活性等优势得到了广泛应用。结合实际情况,目前在温度测量中,应用最多的为Pt100铂电阻温度计,属于一种四线制温度传感器。本文主要从铂电阻温度计校准方式入手,结合实际工作需求,总结工作经验,深入研究铂电阻温度计测温结果,对比相关数值,总结在-60℃-650℃温度范围内提升铂电阻温度计温度测量精度的措施,详细研究如下。
  1 铂电阻温度计检定结果
  遵循JJG229-28检定规定,就A级铂电阻允许的温度偏差为(±0.15+±0.002 )t/℃,电阻-温度关系表分度表以1℃为间隔。这就意味着,就质量合格的A级铂电阻温度计,针对其铂电阻温度计检定结果分析,若选择查表计算方式,无法保障数值的精准性,难以满足铂电阻温度计测量精度需求。
  本文研究的铂电阻温度计电阻-温度关系:
  上述式子中,R(t)—属于温度t阶段铂电阻数值,单位:Ω。t—代表的是温度,单位:℃。R(0)—属于温度为0℃阶段的铂电阻数值,单位:Ω。A—常数。B—常数。C—常数。
  基于JJG229-28检定规定基础上,上述公式(1),(2)中,常数A为3.9083×10-3℃,常数B为-5.775×10-7℃,常数A为-4.183×10-12℃,电阻-温度关系与分度表符合。本文以A级Pt100铂电阻温度计为例,其检定点为0℃-100℃,依据实际情况,必要时开展t检定。若电阻温度系数(α)超差,就本文设置的检定点,为保障允许偏差符合要求,需要增加一个上限温度点。上限温度点允许偏差为±(0.15+0.002 t)℃,电阻温度系数(α)允许偏差为±0.000006。
  基于上述规定,质量合格的A级Pt100铂电阻温度计,-60℃温度下允许偏差为±0.27℃,300℃温度下允许偏差为±0.75℃,650℃温度下允许偏差为±1.45℃。通过对比数据可发现,数值偏差较大,难以保障铂电阻温度计测温系统的精准性,无法凸显Pt100铂电阻温度计的应用价值。
  想要实现Pt100铂电阻温度计测温精准性的提升,必须要选择有效测温途径,创新Pt100铂电阻温度计测温特性方式,以此总结出高精准度的测温方式。
  2 铂电阻温度计测温特性
  Pt100铂电阻温度计电阻-温度关系与上述公式(1)、公式(2)符合,就任意Pt100铂电阻温度计,可借助校准,确定公式内的三个常数。通过将Pt100铂电阻温度计放置在不同槽点,开展测温校准,最终得到0℃电阻值为R(0)、100℃电阻值为R(100)、156.60℃电阻值为R(156.60),将各个数值带入式子(2)中。
  获得方程:
  (3)
  就上述公式(1),C值很难确定,需要先明确高阶项对电阻值的影响。统计-5℃~-60℃,每次间隔56℃的高阶项数值。通过统计对比数据可发现,-40℃以上高阶项数值很小,最大值为3 mΩ,温度偏差为0.01℃。-40℃以下可借助线性处理计算高阶项数值,以此完善相应的数据特征曲线。
  3 提高铂电阻温度计测量精度的方法—以Pt100铂电阻温度计为例
  3.1 方法验证
  在-60~200℃温度范围内,使用Pt100铂电阻温度计,每10℃测量1次,比较测量结果、一等标准铂电阻的测量结果,以此分析其精准度。
  取一只Pt100铂电阻温度计在-60~200℃温度范围内,每间隔10℃进行测量,将其测量结果与一等标准铂电阻的测量结果进行比较,检查其测量的准确度。经校准,该铂电阻温度计的电阻-温度关系常数为A=3.9083×10-3℃,B=-5.775×10-7℃,R(0)=99.9462Ω,R(156.6)=159.6785Ω,R(100)=138.4096Ω。
  通过对比数据发现,在-60~200℃温度范围内,使用的Pt100鉑电阻温度计,温度设定计算值与温度设定标准值偏差为±0.05℃以内,在相同温度下,使用查表法计算温度偏差,得到的偏差数值为±0.5℃以内。同等温度范围内,A级Pt100铂电阻温度计允许误差为±0.55℃。因此,就Pt100铂电阻温度计测量值比较,使用查表法可保障测量值的精准性。受到条件限制,在200~300℃温度范围未能开展实际测试,但通过推理测试数据,上述提出的结论也合理。
  3.2 不确定度分析
  Pt100铂电阻温度计校准点测量不确定度分析,首先需要明确不确定度的来源,接着开展不确定度标准评定,主要包括:A类标准不确定度为0.15mK;A类标准不确定度0℃为0mK,100为℃1.36mK,156.6℃为1.67mK;一等标准铂电阻温度计不确定度,0℃为2.32mK,100℃为1.80mK,156.6℃为1.80mK。
  总而言之,大量试验表明,本文提出的方式切实可行,借助EXCEL表格处理软件实现各类数据的处理,可简化试验流程,迅速获取试验结果。
  4 结束语
  综上所述,基于本文上述研究可知,就-60℃以下的温度,可应用本文上述方式,分段确定直线方程,并确定分段测温公式。就200℃以上的温度,受到条件限制,笔者并未开展相关试验。基于理论上而言,只有铂电阻温度计测温特性与上述公式(2)符合,就可实现铂电阻温度计测量精度的提升。
  参考文献
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