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如何减少温度校准中的最大误差贡献者

在干块中执行温度校准时存在许多误差源,并且通常需要制定不确定性预算。 错误源列表很长,包括:

作者:JOFRA温度校准器产品经理Henrik Bendsen

Henf Bendsen,JOFRA温度校准器产品经理

Henf Bendsen,JOFRA温度校准器产品经理

  • 轴向梯度
  • 水平渐变
  • 温度系数
  • 加载
  • 分辨率
  • 稳定性
  • 滞环
  • 插页
  • 插入年龄
  • 曲线拟合误差

通常,温度校准器的规格基于在“理想条件”下进行的测试。 例如,在这些“理想条件”期间,插入件的负载保持在最小值,这意味着校准器仅装载有参考传感器。 这种情况不同于最终用户实际使用校准器校准大直径传感器或甚至更多同时校准的传感器的情况。 如果您不采取预防措施,这两种情况都可能导致校准结果出错。

那么,您可以做些什么来减少温度校准中的错误? 那么,误差的两个主要原因是校准器的负载和轴向梯度,所以让我们仔细看看它们。

加载错误

如果校准器装有10 mm直径传感器,则根据所使用的校准器,此负载引起的误差可轻松达到0,15°C或更高。 负载误差不是固定值,而是取决于UUT(被测单元)的传感器直径。

仅通过在插件中与UUT传感器一起使用外部参考,可以非常轻松地将负载引起的误差降低到十分之一或更小。 外部传感器可以与外部手持式温度计一起独立使用,或者更好的是,外部参考可以直接连接到校准器。

通过将外部参考传感器连接到校准器,参考传感器可以同时用于两个目的。 首先,它用作指示精度的参考,但同时它用作控制传感器。

通过使用外部参考传感器,可以显着降低负载引起的误差。

温度校准 -  Maskiner

轴向梯度导致的误差

校准的理想方法是在具有非常高搅拌的浴槽中,因此在校准的传感器周围获得非常高的温度均匀性。 但是有几个原因导致这不是一个实际的解决方案。 浴槽校准器通常很大且很重,因此不适合现场校准。 最重要的是存在溢出热油的风险的安全问题,并且传感器被硅油“污染”。

由于这些原因,干式校准器通常是进行现场校准时选择的解决方案。 当我们从液体浴移动到干燥块时,术语均匀性现在被轴向和径向梯度所取代。

由于干式校准器中插入件的直径相对较小,因此径向梯度的误差蒸汽通常非常小,通常为0,01°C。 即使负载相对较小,轴向梯度的误差通常也要高得多。 此外,轴向梯度的误差贡献随着不同载荷和不同温度而变化。

如何最小化轴向梯度的误差

使轴向梯度误差最小化的第一步是选择具有双区设计的校准器,因为这些类型的校准器在校准器的下部具有主加热区,并且顶部区域对热损失进行补偿。 双区校准器配有特殊的内部传感器,可以测量两个区域的温度,并可以控制各个区域的能量。

通过这样做,他们能够均衡温差。 为了使该系统有效,需要将“区域”传感器放置在插入物旁边并且非常靠近UUT传感器。

为了将轴向梯度最小化到绝对最小值,这些区域传感器应直接影响到两个加热区域的能量分布。 使双区校准器能够均衡温差的系统称为DLC(动态负载补偿),通常仅适用于市场上的顶级温度校准器。

从校准器底部和60 mm向上的温度差值显示在校准器的显示屏上,控制器使用该值来最小化轴向梯度。 最终结果是DLC系统在温度均匀性方面使干燥块像浴缸一样运行,并告诉用户校准器内部的温度贡献。

温度校准 -

DLC系统的重要好处是什么?

因此,总而言之,通过使用带有DLC系统的干式校准器,您不仅可以确保大直径传感器的校准而不会因热传导而损失精度,还可以节省同时校准多个传感器的时间。

所显示的轴向梯度的温差值表示何时在干块中达到最佳温度均匀性,以及当负载对校准结果的影响最小时。 当差温度值接近零时,校准技术人员知道校准结果是可靠的。

但也有不确定性预算的影响需要考虑。 那么,让我们来看看如何使用带有DLC系统的干块对此产生影响。

对不确定性预算有何影响?

不确定性预算中最大的误差是轴向均匀性。 通过使用差值温度测量值,并将读数放入不确定性预算中,K = 2的总体不确定度可以从0,185°C降低到0,034°C。

â�<不确定性预算:校准器装有ø10mm传感器,无梯度控制

1

参考温度计的温度

121,003

2

不确定度参考温度计(k = 2)

0,015

正常

0,0075

3

RTC温度指示器的分辨率

0,001

广场

0,0003

4

滞后效应

0,008

广场

0,0046

5

â�<轴向温度均匀性

0,159

广场

â�<0,0918

6

径向温度均匀性

0,004

广场

0,0023

7

加载效果

0,004

广场

0,0023

8

及时稳定

0,003

广场

0,0017

â�<

121,003

K = 1

0,092

â�<

几何总和

K = 2

â�<0,185


â�<不确定性预算:校准器装有ø10mm传感器,带梯度控制

1

参考温度计的温度

121,003

2

不确定度参考温度计(k = 2)

0,015

正常

0,0075

3

RTC温度指示器的分辨率

0,001

广场

0,0003

4

滞后效应

0,008

广场

0,0046

5

â�<轴向温度均匀性

â�<0,024

广场

â�<0,0139

6

径向温度均匀性

0,004

广场

0,0023

7

加载效果

0,004

广场

0,0023

8

及时稳定

0,003

广场

0,0017

â�<

121,003

K = 1

0,017

â�<

几何总和

K = 2

â�<0,034

总结

使用干式校准器中的DLC系统,如果在浴槽中进行相同的校准,则可以获得与实现的结果非常接近的校准结果,因为干燥块具有浴状均匀性。 干燥块作为校准浴,但没有诸如重量大,校准缓慢和热油溢出的风险等缺点。

流程工业线人

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