工作用輻射溫度計的理論基礎:黑體輻射定律
所有溫度高于***零度(-273.15℃)的物體均會向外輻射電磁波,其輻射特性遵循以下物理定律:
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普朗克定律(Planck's Law):描述黑體輻射能量按波長和溫度的分布規律。
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斯特藩-玻爾茲曼定律(Stefan-Boltzmann Law):黑體總輻射功率與溫度的四次方成正比(P=εσT4,其中ε為發射率,σ為斯特藩-玻爾茲曼常數)。
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維恩位移定律(Wien's Displacement Law):峰值輻射波長與溫度成反比(λmax=Tb,b為維恩常數)。
干體式溫度校準器校準前準備
1. 標準器及配套設備
1.主標準器:選用二等標準鉑電阻溫度計,其擴展不確定度需優于被校設備最大允許誤差的1/3。若涉及高溫段,可搭配二等標準鉑銠10-鉑熱電偶。
2.測溫裝置:配置多通道高精度測溫儀及至少3支均勻分布的測溫探頭,用于檢測校準器工作區域的溫度均勻性和波動度。
3.輔助工具:專業襯套、隔熱手套、校準軟件。
2. 環境條件
1.實驗室溫度穩定在(20±5)℃,相對濕度≤80%,避免強氣流擾動或電磁干擾。
2.校準器放置于水平穩固臺面,四周預留≥50cm散熱空間,電源單獨接地,電壓波動≤±5%。
3.校準前需提前4小時開機預熱至常用溫度點,并穩定運行1小時以上以消除熱慣性。
3. 被校儀器檢查
1.外觀檢查:校準器外殼無變形,加熱模塊無積碳,測溫孔內壁清潔無氧化,電源線及接口完好。
2.性能預檢:空載條件下,高溫段波動度≤±0.1℃/10min,均勻性≤±0.5℃。驗證控溫PID參數鎖定功能,禁用自適應算法。
3.安全功能:測試超溫報警、過流保護及緊急斷電功能正常。
4.軟件設置:清理歷史校準數據,同步校準軟件與校準器的時間戳,設置數據記錄間隔為1分鐘/次。
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恒溫槽校準步驟
1.設備配置與預平衡
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將標準鉑電阻溫度計(如PT100,擴展不確定度U≤0.05℃)安裝于槽體幾何中心及四角位置,浸入深度≥100mm
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連接多通道數據采集器,通電預熱1小時,初始溫度設定為25℃
2.溫度均勻性校準
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設置目標溫度(如-20℃、50℃、150℃),待溫度穩定(波動≤±0.01℃/10min)后保持30分鐘
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同步讀取5個測溫點的數據,計算工作區域比較大溫差(允差≤±0.05℃/工業級)
3.溫度波動性測試
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在中間溫度點(如100℃)連續采集數據30分鐘,采樣間隔10秒
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計算溫度波動度:t波動=(tmax-tmin)/2(應≤±0.02℃/高精度槽)
4.溫度穩定性驗證
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在量程上限(如200℃)連續運行8小時,每小時記錄中心點溫度值
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漂移量ΔT=|t終-t初|應≤±0.1℃(AA級恒溫槽指標)
5.升溫/降溫速率測試
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設置從50℃→150℃全功率升溫,記錄達到設定值±0.1℃范圍所需時間
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計算平均速率(典型值≥3℃/min),超差時檢查加熱系統功率
6.參數修正與報告
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通過PID參數調整補償溫度偏差,重測關鍵點驗證修正效果
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生成校準證書,包含均勻性、波動度、穩定性及測量不確定度(如U=0.03℃,k=2)
溫度變送器的校準步驟
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連接與預熱
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將標準溫度計的探頭與溫度變送器的感溫元件一同放入恒溫槽中,保證兩者處于相同溫度環境且與介質充分接觸
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零點校準
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將恒溫槽溫度設置為 0℃或變送器測量范圍的下限值,待溫度穩定后,觀察變送器的輸出信號是否為對應的下限值,如 4mA。
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量程校準
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將恒溫槽溫度設置為變送器測量范圍的上限值,待溫度穩定后,檢查變送器的輸出信號是否為對應的上限值,如 20mA。
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多點校準
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在變送器的測量范圍內均勻選取至少 5 個校準點,如測量范圍為 0 - 100℃,可選取 0℃、25℃、50℃、75℃、100℃這 5 個點。
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依次將恒溫槽溫度設置為各校準點溫度,待溫度穩定后,記錄標準溫度計的溫度值和變送器的輸出信號值。
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根據記錄的數據,計算變送器在各校準點的示值誤差,示值誤差 = 變送器輸出信號對應的溫度值 - 標準溫度計測量值。
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回程誤差測試
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從測量范圍下限開始,逐步升溫至上限,記錄各校準點的輸出信號;然后再從上限逐步降溫至下限,同樣記錄各校準點的輸出信號。
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穩定性測試
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將恒溫槽溫度保持在某一校準點(如 50℃),持續一段時間(如 1 小時),期間每隔 15 分鐘記錄一次變送器的輸出信號。
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計算輸出信號的較大變化量,其應在變送器的穩定性指標范圍內,通常穩定性要求在 ±0.1% FS / 年以內。
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溫度數據采集儀校準步驟
1. 連接與預熱
1.將標準溫度計與數據采集儀探頭同置于恒溫槽,確保充分接觸介質。
2.連接設備電源及信號線,預熱30分鐘至系統穩定。
2. 零點/量程校準
1.零點:恒溫槽設為量程下限(如-50℃),穩定后對比標準值與采集儀讀數,調整零點參數至誤差≤±0.2℃。
2.量程:升溫至上限(如200℃),調整增益參數使誤差≤±0.1%FS。
3. 多點線性校準
1.均勻選取5-7個校準點(如-50℃、0℃、50℃…200℃),依次測試并記錄數據。
2.計算各點誤差(采集值-標準值),要求≤設備標稱精度(如±0.5℃)。
4. 回程誤差測試
1.升降溫循環測試,計算同一點正反向比較大偏差,應≤0.3%FS。
5. 穩定性測試
1.恒溫槽固定中間點(如100℃),持續4小時,每15分鐘記錄一次數據。
2.輸出波動應≤穩定性指標(如±0.2℃/4h)。
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廉金屬熱電偶校準前準備
1. 標準器及配套設備
1.主標準器:選用二等標準S型熱電偶或標準黑體爐(溫度范圍覆蓋校準點,如0~800℃),其擴展不確定度≤±1.0℃,需優于被校熱電偶的1/3。
2.恒溫源:配置管式爐或恒溫槽(溫度波動度≤±1.0℃,均勻性≤±2.0℃),支持升溫速率≤5℃/min,避免溫度過沖。
3.測量設備:配備高精度數字多用表(分辨率0.1μV,誤差≤±0.5μV)或專業熱電偶校準儀,內置冷端補償功能(誤差≤±0.2℃)。
4.護管(防止校準中氧化或污染)。
2. 環境條件
1.實驗室溫度穩定在(20±5)℃,濕度≤70%RH,避免強氣流擾動或熱輻射干擾爐體溫場。
2.校準區域遠離強電磁場及高頻設備,電源接地可靠(接地電阻≤4Ω),確保電信號穩定。
3.管式爐周圍設置隔熱屏障,防止高溫輻射影響操作安全。
3. 被校熱電偶檢查
1.外觀檢查:電極絲無斷裂、氧化或污染,絕緣瓷管無裂紋,極性標識(正負極)清晰。
2.絕緣測試:500V兆歐表測量電極與保護管間絕緣電阻≥100MΩ(常溫下)。
3.退火處理:校準前對熱電偶進行退火,消除加工應力。
4.參考端補償驗證:在冰點器(0℃)中測試冷端補償誤差≤±0.5℃,或確認補償 導線連接正確。
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