JJF-1183-2007-温度变送器校准规范

温度变送器校准规范2011.10JJF1183-2007中测院温度室CalibrationSpecificationoftheTemperatureTransmitter1范围本规范适用于传感器为热电偶或热电阻的温度变送器（以下简称变送器）的校准。变送器包括带温度传感器和不带温度传感器的。2引用文献本规范引用下列文献：GB/T16839.2—1997热电偶第二部分：允差JJG128—2003二等标准水银温度计检定规程JJG141—2000工作用贵金属热电偶检定规程JJG229—1998工业铂、铜热电阻检定规程JJG351—1996工作用廉金属热电偶检定规程GB/T16839.2—1997工业铂电阻技术条件及分度表GB/T16839.2—1997工业铜电阻技术条件及分度表使用本规范时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。3概述温度变送器是一种将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表。主要用于工业过程温度参数的测量和控制。带传感器的变送器通常由两部分组成：传感器和信号转换器。传感器主要是热电偶或热电阻；信号转换器主要由测量单元、信号处理和转换单元组成（由于工业用热电阻和热电偶的分度表是标准化的，因此信号转换器作为独立产品时也称为变送器），有些变送器增加了显示单元，有些还具有现场总线功能。如图1所示。图1变送器原理框图测量单元热电阻或热电偶信号处理和转换单元显示单元输出信号（mA或V）现场总线3概述变送器如果由两个用来测量温差的传感器组成时，输出信号与温差之间有一给定的连续函数关系，也称为温度变送器。变送器的输出信号与温度变量之间有一给定的连续函数关系（通常为线性函数），早期生产的变送器其输出信号与温度传感器的电阻值（或电压值）之间呈线性函数关系。标准化输出信号主要为0mA~10mA和4mA~20mA（1V~5V）的直流电信号。不排除具有特殊规定的其他标准化输出信号。温度变送器按供电接线方式可分为二线制和四线制。变送器有电动单元组合仪表系列的（DDZ—Ⅱ型、DDZ—Ⅲ型和DDZ—S型）和小型化模块式的、多功能智能型的。前者均不带传感器；后两类变送器可以方便地与热电偶或热电阻组成带传感器的变送器。4计量特性4.1测量误差变送器的测量误差是将温度转换成标准化输出信号时产生的误差。a）不带传感器的变送器（信号转换器）最大允许误差按准确度等级予以划分。在标准条件下，变送器的准确度等级与最大允许误差的关系如表1规定。准确度等级最大允许误差（%FS）0.1±0.10.2±0.20.5±0.51.0±1.01.5±1.52.5±2.5注：最大允许误差是以输出量程的百分数表示。当输入的温度变量与输出信号呈线性函数关系时，最大允许误差也可以以输入量程的百分数表示。表1准确度等级与最大允许误差4计量特性b）带传感器的变送器最大允许误差由两部分组成：热电阻或热电偶允差和信号转换器允差，是两者绝对值之和。热电阻和热电偶的允差见JB/T8622—1997、JB/T8623—1997和JB/T16839.2—1997。注：带传感器的变送器，在测量范围内的最大允许误差可以折算成温度表示，也可以折算成输入量程的百分数表示。4.2安全性能4.2.1绝缘电阻在环境温度为15℃~35℃，相对湿度为45%~75%时，变送器各组端子（包括外壳）之间的绝缘电阻应不小于表2的规定。4.2.2绝缘强度环境温度为15℃~35℃，相对湿度为45%~75%时，变送器各组端子（包括外壳）之间施加表3规定的试验电压（频率为50Hz），历时1min应无击穿和飞弧现象。带传感器的变送器不进行此项试验。4计量特性试验部位技术要求说明输入、输出端子短接—外壳20MΩ适用于二线制变送器电源端子—外壳50MΩ适用于四线制变送器输入、输出端子短接—电源端子50MΩ输入端子—输出端子20MΩ只适用于输入、输出隔离的变送器表2绝缘电阻的技术要求4计量特性试验部位试验电压/V说明12V~48V110V220V输入、输出端子短接—外壳500500500适用于二线制变送器电源端子—外壳50010001500适用于四线制变送器输入、输出端子短接—电源端子50010001500输入端子—输出端子500500500只适用于输入、输出隔离的变送器表3绝缘强度试验电压5校准条件5.1校准器及其他设备校准时所需的校准仪器及配套设备按被校变送器的类型可从表4中参考选择。从提高校准能力出发，校准仪器及配套设备引入的扩展不确定度与被校变送器最大允许误差绝对值相比应尽可能小。5.2环境条件环境温度15℃~35℃；相对湿度85%。为保障校准具有尽可能小的不确定度，建议校准应在以下的标准环境条件下进行。这些条件还有利于在用户提出要求时，能给出是否符合仪表计量特性的说明。a）环境温度20℃±2℃（0.1级~0.2级变送器）；20℃±5℃（0.5级~2.5级变送器）.b）相对湿度45%~75%。c）变送器周围除地磁场外，应无影响其他正常工作的外磁场。5.3电源变送器的工作电源：——交流供电的变送器，其电压变化不超过额定值的±1%、频率不超过额定值的±1%；——直流供电的变送器，其电压变化不超过额定值的±1%。5校准条件序号仪器设备名称技术要求用途备注1直流低电势电位差计或标准直流电压源0.02级、0.05级标准热电偶输入的变送器（不带传感器）输出阻抗不大于100Ω2直流电阻箱0.01级、0.02级校准热电阻输入的变送器（不带传感器）3补偿导线和0℃恒温器补偿导线应与输入热电偶分度号相配，经检定具有10℃~30℃的修正值0℃恒温器的温度偏差不超过±0.1℃具有参考端温度自动补偿变送器（不带传感器）校准用的专用连线0℃恒温器可用冰点槽代替4专用连接导线其阻值应符合制造厂说明书的要求。三线制连接时，线间电阻值之差应尽可能小，在阻值无明确规定时，可在同一根铜导线上等长度（不超过1m）截取三段导线组成直流电阻箱与变送器输入端之间的连接导线5直流电流表0mA~30mA0.01级~0.05级变送器输出信号的测量标准6直流电压表0V~5V、0V~50V0.01级~0.05级直流电压表单独可以作为变送器电压输出信号的测量标准；与标准电阻组合取代直流电流表作为变送器电流输出信号的测量标准7标准电阻100Ω（250Ω）不低于0.05级表4标准仪器及配套设备5校准条件表4标准仪器及配套设备（续）序号仪器设备名称技术要求用途备注8交流稳压源220V，50Hz，稳定性1%，功率不低于1kW变送器的交流供电电源9直流稳压源12V~48V，允差±1%变送器的直流供电电源10二等铂电阻标准装置或二等水银温度计标准装置符合JJG229-1998或JJG128-2003中对标准器及配套设备的要求带热电阻温度变送器校准用的输入标准11一、二等标准铂铑10—铂热电偶标准装置符合JJG351-1996或JJG141-2000中对标准器及配套设备的要求带热电偶温度变送器校准用的输入标准12绝缘电阻表直流电压100V，500V10级测量变送器的绝缘电阻带传感器的变送器用100V13耐电压试验仪输出电压：交流0V~1500V输出功率：不低于0.25kW测量变送器的绝缘强度6校准项目和校准方法6.1校准项目a）变送器的校准项目为：测量误差和绝缘电阻的测量。b）新制造的不带传感器的变送器还应进行绝缘强度的测量。c）对DDZ系列变送器，根据委托者的要求还可以按附录B的要求进行负载特性、电源影响和输出交流分量的测量。6.2校准方法6.2.1测量误差的校准6.2.1.1准备工作a）设备配置与连接。带传感器的变送器将传感器插入温度源（恒温槽或热电偶检定炉）中，并尽可能靠近标准温度计。变送器校准时与标准器及配套设备的连接见附录A。b）通电预热预热时间按制造厂说明书中的规定进行，一般为15min；具有参考端温度自动补偿的为30min。6校准项目和校准方法c）校准前的调整。（调整须在委托方同意的情况下进行）不带传感器的变送器可以用改变输入信号的办法对相应的输出下限值和上限值进行调整，使其与理论的下限值和上限值相一致。对于输入量程可调的变送器，应在校准前根据委托者的要求将输入规格及量程调到规定值再进行上述调整。带传感器的变送器可以在断开传感器的情况下对信号转换器单独进行上述调整，如测量结果仍不能满足委托者的要求时，还可以在恒温槽或热电偶检定炉中重新调整。在测量过程中不允许调整零点和量程。注：1一般的变送器可以通过调整“零点”和“满量程”来完成调整。2具有现场总线的变送器，必须按说明书的要求通过手操器(或适配器）分别调整输入部分及输出部分的“零点”和“满量程”来完成调整工作，同时应将变送器的阻尼值调整至最小。6校准项目和校准方法6.2.1.2校准校准点的选择：校准点的选择应按量程均匀分布，一般应包括上限值、下限值和量程50%附近在内不少于5个点。0.2级及以上等级的变送器应不少于7个点。a）带传感器的变送器在校准时测量顺序可以先从测量范围的下限温度开始，然后自下而上依次测量。在每个试验点上，待温度源内的温度足够稳定后方可进行测量（一般不少于30min）：应轮流对标准温度计的示值和变送器的输出进行反复6次读数。按式（1）计算测量误差：)1()(00AtttAAAmmdt6校准项目和校准方法)1()(00AtttAAAmmdttAdA式中：mAmtt0t0A——变送器各被校点的测量误差（以输出的量表示），mA或V；——变送器被校点实际输出的平均值，mA或V；——变送器的输出量程，mA或V；——变送器的输入量程，℃；——变送器输出的理论下限值，mA或V；——标准温度计测得的平均温度值，℃；——变送器输入范围的下限值，℃。6校准项目和校准方法b）不带传感器的变送器在校准时，应从下限开始平稳地输入各被校点对应的信号值，读取并记录输出值直至上限；然后反方向平稳改变输入信号依次到各个被校点，读取并记录输出值直至下限。如此为一次循环，须进行三个循环的测量。在接近被校点时，输入信号应足够慢，以避免过冲。注：在对热电偶输入的变送器（具有参考端温度自动补偿）进行校准时，为获得整数的标准输出值，各被校点的输入信号应为被校点对应的电量值减去补偿导线修正值。测量误差按式（2）计算：)2()(00AtSettAAAismmdt6校准项目和校准方法)2()(00AtSettAAAismmdtdAmA式中：mtst0t0A——变送器被校点实际输出，取多次测量的平均值，mA或V；——变送器的输出量程，mA或V；——变送器的输入量程，℃；——变送器输出的理论下限值，mA或V；——变送器的输入温度值，即模拟热电阻（或热电偶）对应的温度值，℃；——变送器输入范围的下限值，℃；e——补偿导线修正值，mV；iS——热电偶特性曲线各温度测量点和斜率，对于某一温度测量点可视为常数，mV/℃。6校准项目和校准方法6.2.1.3测量结果的处理测量误差可以用输出的单位表示，也可以用温度单位表示，或者以输入（或输出）的百分数表示。由于变送器的输出通常都是温度的线性函数，它们之间的折算可以按式（3）进行：)3(ttAAmmt式中：t——以输入的温度所表示的误差，℃。注：DDZ系列变送器中有些产品的输出是热电偶毫伏信号（或热电阻的电阻信号）的线性函数。此时，式（1）~式（3）中的t应以毫伏信号（或电阻信号）代替。6校准项目和校准方法6.2.2绝缘电阻的测量断开变送器电源，用绝缘电阻表按表2规定的部位进行测量，测量时应稳定5s后读数。6.2.3绝缘强度的测量断开变送器电源，按表3的规定将各对接线端子依次接入耐压试验仪两极上，缓慢平稳地降至零。注：为保护变送器试验时不被击穿，试验时可使用具有报警电流设定的耐电压试验仪。设定值一般为5mA（特殊要求除外）。使用该仪器时，以是否报警作为判断绝缘强度合格与否的依据。6.3数据处理原则测量结果和误差计算过程中数据处理原则：小数点后保留的位数应以修约误差