提高铂电阻温度计测量准确度的实验方法研究

发布时间:2021-07-08     浏览次数:
摘要:目前我国工业用A级铂电阻温度计在0℃的最大允许误差为+0.15℃,为使铂电阻温度计误差小于0.1C,提出了一种提高工业级铂电阻温度计准确度的方法。试验采用计算机温度自动检测系统,测温元件采用Pt100铂电阻,结果证.明整个系统的测量误差在0.1℃以内,而且整体造价低,经济实用。此方法较好推广,可适用于热电阻温度计的温度测量。
1引言
  工业中常用的温度测量仪器有:玻璃液体温度计、热电偶温度计热电阻温度计等。
  玻璃液体温度计有直观、结构简单等优点,但是不能自动记录、不能远传、易碎,用于工程测温准确度较低。工业热电偶优点是价格便宜、使用安装维修方便、热惰性小,便于实现远距离传送,缺点是需要进行冷端温度补偿,且其在工业测量中准确度较低。热电阻中的铂电阻温度计具有较好的稳定性及重复性、热响应时间短且具有较宽的工作温度范围等特性,广泛用于中温(-200~650℃)范围的温度测量中.。标准铂电阻温度计具有较高的准确度,但在生产过程中对材质的稳定性考察较为复杂且生产周期长价格昂贵,同时对测量仪表精度要求较高,这对工业测量来说成本过高。根据国家检定规程,A级铂电阻在OC的最大允许误差为±0.15℃,其价格和使用条件容易为工业生产中所接受,如何在不增加成本的基础上提高其准确度,我们通过试验从中得到。
  本试验对容积式制冷压缩冷凝机组的性能进行测试,按照国标GBT《容积式制冷压缩冷凝机组》要求,各测量点要求其误差控制在0.1℃范围内,简单应用热电偶温度计或铂电阻温度计进行测温,所得测量数据不能满足精度的要求。对此本文提出了一种整体系统校正坊法,即仍然采用传统Pt100铂电阻温度自动检测系统,对包括铂电阻、信号线、采集板、计算机等在内的整个测量系统在天津市计量院进行测试,并对每个铂电阻进行线性回归,将回归的数据代入测量程序中,对每一个测量的温度数据进行修正,即可提高整个测量系统的测量精度,而且整体造.价低,经济实用。实际使用表明,通过此方法修正后的温度检测系统不仅能够满足精度上的要求,还具有非常好的稳定性,满足试验规范的偏差的要求。
2试验系统
  本试验是对容积式制冷压缩冷凝机组的性能进行测试,采用风冷式。需要测试的温度点及最大允许.误差要求如下:
(1)风冷式机组的冷凝器进风温度应取自放在能表明平均空气温度位置上的至少四个温度测量仪表的平均读数,也可采用抽样装置测得。要求最大允许误差不超过±0.1℃.本试验在冷凝器的进风口处布置5个温度测量点标号分别为1,2,3,4,5;
(2)过冷器前后制冷剂温度,要求最大允许误差不超过±0.1℃。布置温度测量点为6,7;
(3)压缩机吸入口处制冷剂温度,要求最大允许误差不超过±0.1℃。布置温度测量点为8;
(4)环境温度,要求最大允许误差不超过±01℃。布置温度测量点为9。
3解决办法
  试验的温度测量自动检测系统采用中泰软件RM411远端热电阻采集模块和P100铂电阻。RM411远端热电阻模块由CPU、光电隔离、A/D转换、通道转换、三端电流激励、RS485接口、站址开关和DC/DC组成。用VB语言编制采集程序,可实现的功能包括:冷凝机组各试验参数的数据采集并存储,显示实时数据,生成历史曲线等。
自动检测系统的特点:
(1)Pt100铂电阻采用三线制接法,减小引线电阻的影响;信号线选用带屏蔽线的三芯铜线,减少周围强电对数据信号的干扰;
(2)计算机自动检测并实时存储数据,减少人为误差;
(3)对试验的整个检测系统进行检测校验,消除二次仪表误差和系统误差。这样经过校验的整套系统搬回到实际测量中,校验精度就是测量精度。
根据试验要求,每一路铂电阻均要在以下温度点进行校验:27℃,32℃,38℃,43℃,46℃,
48℃.整个检测系统经测试后,标准温度计以及试验中所用的
9路铂电阻的测量数据见表1。
  设标准温,度计的测量值用Xi表示,被测铂电阻的测量值用Yi表示,i表示每一路铂电阻,取值为1,2,3..,9。用Exce1中图表处理对每一路铂电阻的测试数据进行线性回归,就可以得到每一路铂电阻的线性回归公式:
Yi=Ai+BiXi(1)
式中AiBi为第潞铂电阻的回归参数。
  以第一路铂电阻为例,回归公式如图1所示。
铂电阻线性回归图示 
  每一路被测铂电阻的线性回归参数见表2。
由(1)式得到:
Xi=(Yi-Ai/Bi(2)
  这样每测得一个Yi就可由上式反算对应一个Xi
 
  对表1中每一路被测铂电阻的测量值进行修正,便可获得修正后的值以及误差。仍以1号铂电阻为例,修正后的值与标准值之间的误差分布图见图2。由图2可知,修正后铂电阻的测量值与标准值之间的误差在±0.05℃以内。
 
  同样,根据公式(2可以对每一路铂电阻进行修正,修正后的值与标准值之间的误差如图3所示,除去个别点,每一路的误差都在±0.1℃以内,满足精度要求。
  所以,根据参数A、B以及公式(2对测试软件RM411单模块测试程序中的参数进行修正后,显示值也在精度要求之内。
4结束语
  本文之所以能够提高工业级温度的测量精度,其原因是我们在对温度系统进行校验时,将整体系统都搬到计量所同时校验,之后再通过简单的数学公式的推导,对整个温度自动检测系统进行线性修正,不需要特别复杂的数学运算,就可将温度测量系统的测量误差控制在±0.1℃以内,并且整体造价比较低,经济实用。因此从某种意义上说,本文提出的提高温度测量系统精度的方法,在工业级温度测量系统中是一个进步,可适用于任何一个工业过程溫度测量需要,这种方法具有普遍意义,容积制冷机组测量试验台只是一个应用的实例。
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