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温度传感器实际校准要考虑的11个重要信息

来源：上海自动化仪表有限公司作者：发表时间：2019-12-30 14:55:53【小中大】

在介绍校准温度传感器时要考虑的各种问题之前，让我们先看一下一般的原理。首先，由于温度传感器测量温度，因此您需要具有已知温度才能将温度传感器浸入水中以进行校准。不可能“模拟”温度，但是必须使用温度源创建实际温度。

您可以生成准确的温度，也可以使用校准的参考传感器来测量生成的温度。例如，您可以将参考传感器和要校准的温度传感器插入液浴（最好是搅拌的）中，然后可以在该温度点进行校准。可替代地，可以使用所谓的干块温度源。例如，使用搅拌式冰浴可在0°C（32°F）点校准时提供非常好的精度。对于工业和专业校准，通常使用恒温槽或干燥块。可以对它们进行编程，以将温度加热或冷却到某个设定点。在某些工业应用中，通常的做法是定期更换温度传感器，而不是定期校准温度传感器。

让我们开始深入研究温度传感器实际校准要考虑的11个重要信息：

1-处理温度传感器

不同的温度传感器具有不同的机械结构和不同的机械强度。在温度实验室中用作参考传感器的最精确的SPRT（标准铂电阻温度计）温度传感器非常脆弱。我们的温度校准实验室人员说，如果SPRT接触到东西，以便您可以听到任何声音，则必须在进一步使用之前检查温度传感器。幸运的是，大多数工业温度传感器都坚固耐用，并且在正常处理下仍可幸免。有一些工业温度传感器非常坚固耐用，因此可以承受相当粗暴的处理。但是，如果您不确定应该校准的温度传感器的结构，最好还是安全一点。像处理SPRT一样处理任何温度传感器都没有错，除了机械冲击之外，温度的非常快速的变化可能会阻塞并损坏温度传感器或影响精度。

2-准备

通常没有很多准备工作，但是需要考虑一些事项。首先，进行目视检查，以确保温度传感器看起来还不错，并确保它没有弯曲或损坏，并且导线看起来还不错。外部污染可能是一个问题，因此最好知道温度传感器的使用位置以及所测量的介质类型。校准之前，您可能需要清洁温度传感器，特别是如果您打算使用液体浴进行校准。可以在校准之前测量RTD温度传感器的绝缘电阻，这是为了确保温度传感器没有损坏并且温度传感器与机箱之间的绝缘足够高。绝缘电阻下降会导致测量错误，并表示温度传感器损坏。

3-温度源

如前所述，您需要一个温度源来校准温度传感器，只是无法模拟温度。为了工业目的，最常使用温度干燥块，它既方便又便携，通常足够准确。为了获得更高的精度要求，可以使用液浴。无论如何，这通常都不容易携带，但可以在实验室条件下使用。对于零摄氏度，通常使用搅拌式冰浴。它非常简单且价格适中，但零点精度却很高。为了获得最准确的温度，使用了温度传感器。这些非常准确，但也很昂贵，这些通常用于准确的（和认可的）温度校准实验室。

4-参考传感器

温度是由上一章中提到的一些热源产生的。显然，您需要非常高精度地知道热源的温度。干块和液体浴提供了一个内部参考传感器，用于测量温度。但是，为了获得更准确的结果，您应该使用单独的精确参考传感器，该温度传感器插入的温度与要校准的温度传感器的温度相同。这种参考传感器将更准确地测量要校准的温度传感器正在测量的温度。自然，参考传感器应具有有效的可追溯校准。将参考传感器发送出去进行校准比发送整个温度源要容易得多。

至于热力学特性，参考传感器与要校准的温度传感器应尽可能相似，以确保它们在温度变化时的行为相同。参考传感器和要校准的温度传感器应浸入温度源的相同深度。通常，所有温度传感器都浸入干燥块的底部。对于非常短的温度传感器，由于它们只会将有限的深度浸入温度源中，因此会变得更加困难，并且您应确保将参考传感器浸入同样深的深度。在某些情况下，这需要使用专用的短参考传感器。使用温度传感器，您不需要任何参考传感器，因为温度基于物理现象，并且根据其性质非常精确。

5-测量温度传感器的输出信号

大多数温度传感器的电输出（电阻或电压）需要进行测量并转换为温度。因此，您需要具有一些用于测量的设备。一些温度源还提供了温度传感器的测量通道，包括被测设备（DUT）和参考。如果测量电输出，则需要使用国际标准将其转换为温度。在大多数工业情况下，您将使用可以为您进行转换的测量设备，因此您可以方便地以温度单位（摄氏度或华氏度）查看信号。测量所用的含义，请确保您知道设备的准确性和不确定性，并确保其具有有效的可追溯校准。

6-浸入深度

校准温度传感器时，浸入深度（将温度传感器插入温度源的深度）是重要的考虑因素之一。我们的温度校准实验室人员在使用搅拌式液体浴时给出了以下经验法则：

—1％的精度-浸没5个直径+感应元件的长度

—0.01％的精度-浸没10个直径+感应元件的长度

—精度为0.0001％-浸入15个直径+感应元件的长度

搅拌液浴中的热传导比干法块中的热传导好，并且所需的浸入深度更小。对于干块，建议使用浸泡15倍于温度传感器直径的长度加上温度传感器元件的长度。因此，如果您有一个直径为6毫米的温度传感器，其内部有一个40毫米的元件，则将其浸入（6 x 15毫米+ 40毫米）130毫米的位置。有时很难知道实际元素在温度传感器内部有多长时间，但是应该在温度传感器规格中提及。另外，您应该注意温度传感器元件的位置（它并不总是在温度传感器的最尖端）。应将要校准的温度传感器和参考传感器浸入相同的深度，以使实际温度传感器元件的中点位于相同的深度。自然，对于非常短的温度传感器，不可能将其浸入很深的位置。这是校准短温度传感器时不确定性高的原因之一。

7-稳定

请记住，温度传感器始终会测量自己的温度！温度变化非常缓慢，您应始终等待足够长的时间，以使所有部件均稳定在目标温度下。当您将温度传感器插入温度中时，总是需要一段时间才能使温度传感器的温度达到该温度并稳定下来。您的参考传感器和要校准的温度传感器（DUT）可能具有非常不同的热力学特性，尤其是在机械上有所不同的情况下。通常，与温度校准有关的最大不确定性之一可能是校准执行得太快。如果您最经常校准类似类型的温度传感器，明智的做法是进行一些类型测试以了解这些温度传感器的行为。

8-温度传感器手柄

温度传感器手柄部分或过渡结点通常会受到热度的限制。如果加热太热，可能会损坏温度传感器，确保您知道要校准的温度传感器的规格。如果要在高温下校准，建议使用温度屏蔽罩来保护温度传感器手柄。

9-校准温度范围

使用温度传感器时，通常不会校准温度传感器的整个温度范围。在校准范围的最高点时，您应该小心。例如，如果在太高的温度下校准，RTD温度传感器可能会永久漂移。同样，温度传感器温度范围的最冷点可能很难/昂贵地进行校准。因此，建议校准温度传感器将要使用的温度范围。

10-校准点

在工业校准中，您需要选择足够的校准点才能看到温度传感器是线性的。通常，在整个范围内校准3到5个点就足够了。如果您知道温度传感器可能不是线性的，则取决于温度传感器的类型，可能需要获取更多的点。如果您校准温度传感器并且计划根据校准结果计算系数，则需要在合适的温度点进行校准才能计算系数。在认可的实验室中校准温度传感器时，也可以根据实验室的最小不确定性来选择点。

11-调整/微调温度传感器

不幸的是，大多数温度传感器无法调节或调整。因此，如果发现校准错误，则无法进行调整。相反，您将需要使用系数来校正温度传感器的读数。在某些情况下，您可以补偿温度测量回路其他部分（变送器或DCS中）的温度传感器误差。

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