在温度测量领域, 用数字式多路测温仪替代数字多用表作为电测仪器已成为一种趋势。

传统方法用数字多用表测温存在以下缺点:无内置温标, 不能直接显示温度; (2) 电量测量量程与温度测量量程匹配性不好; (3) 通道少, 不能满足多通道测温的要求;无电流换向功能, 不支持三线电阻测量, 不能满足热电阻测温要求;没有考虑热电偶冷端补偿;存在大量与测温无关的冗余功能。

数字式多路测温仪针对测温优化设计, 具有以下特点:内置ITS-90等温标, 可直接显示温度;针对测温范围进行量程优化, 可以获得比较高的测量准确度;适合于标准热电阻、工作用热电阻、标准及工作热电偶、热敏电阻等多种温度传感器类型;具有多路温度测量;针对热电阻测温要求进行特殊设计, 内置电流换向功能, 支持三线电阻测量, 限制工作电流以减少自热影响等;针对热电偶测温要求, 考虑冷端补偿问题, 提供内部测温、外部测温、外部手动输入等多种冷端补偿解决方案;针对测温应用设计, 更为紧凑小巧。

20世纪70年代初, 热电偶的分度表逐步走向国际统一标准, 1977年发布了IEC (出版物) 584-1-1977《热电偶第一部分:分度表》对8种热电偶规定用英文字母代表, 以后又发布了IEC (出版物) 584-2-1989《热电偶第二部分:允差》, 1990年实行ITS-90国际温标以后, 1995年IEC又对原国际标准作了修订, 发布了新的IEC 584-1-1995《热电偶第一部分:分度表》。[1]这8种国际标准化分度号分别为:S型、R型、B型、K型、N型、J型、E型、T型。其中, 前3种为贵金属热电偶, 后5种为廉金属热电偶。在8中国际标准化热电偶系列中, S型热电偶测量准确度最高, 稳定性最好, 在我国常作为标准热电偶用于量值传递;K型热电偶具有线性度好、热电动势较大、稳定性和均匀性较好、价格便宜等特点, 是目前用量最大的廉金属热电偶;T型热电偶是一种最佳的测量低温的的廉金属热电偶。

工作用廉金属热电偶现场校准主要依据两个国家检定规程:一是JJG 351-1996《工作用廉金属热电偶检定规程》, 适用于K型、N型、J型、E型热电偶校准;一是JJG 368-2000《工作用铜—铜镍热电偶检定规程》, 适用于T型热电偶校准。校准结果为校准点对应的温度修正值[2,3]。

JJG 368-2000的数据处理方法与JJG 351-1996中的数据处理方法一致。基本步骤为:

1) 计算校准点对应的热电动势值

式中:et为校准点对应的热电动势值;e被-为被校热电偶在校准点附近测得的热电动势平均值;S被为被校热电偶在校准点的微分热电势;Δt检为校准点温度与实际校准温度的差值。

2) 计算校准点对应的热电动势误差

式中:Δe为校准点对应的热电动势误差;e分为被校热电偶分度表在校准点的热电势值。

3) 计算校准点对应的温度误差

4) 计算校准点对应的温度修正值

可见, 为了得到温度修正值这个校准结果, 数据处理过程是比较复杂的, 特别是标准器为标准铂电阻温度计时。

利用数字式多路测温仪的内置温标转换功能, 可以显著地简化工作用廉金属热电偶现场校准数据处理过程。将标准器和被校廉金属热电偶同时连接到数字式多路测温仪的不同通道上, 并对通道参数进行合理设置, 使各通道显示对应的温度值, 可以由定义直接得到最终需要的温度修正值, 即

式中:x为被校热电偶在校准点的温度修正值;t标为标准器在校准点附近的实测温度值;t被为被校热电偶在校准点附近的实测温度值。

如果数字式多路测温仪带有通道间数据统计功能, 将某一字段设置为标准器通道减去被校热电偶通道, 可以直接得到温度修正值。如FLUKE的1560, 2640等数字式多路测温仪就具有此功能。

如果需要给出被校热电偶在校准点的热电动势值, 可由式 (6) 计算, 即

这种算法相对于传统方法得以明显简化。

应用数字式多路测温仪可以简化工作用廉金属热电偶现场校准数据处理, 这种方法也可用于标准恒温槽、环境试验设备的温场精密测试中。