Датчики измерения температуры

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Описание физической величины

2. Поверочная схема

3. Локальная поверочная схема

4. Разработка методики калибровки

Введение

В настоящее время широко используется преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму, что связано с тем, что данные, представленные в цифровом виде легко обрабатывать с помощью существующих вычислительных устройств и реализовывать дешевые системы обработки и передачи данных. Преобразовывая в цифровую форму с помощью АЦП такие аналоговые величины, как температура, давление, скорость, звук, можно реализовать различные устройства обработки данных, отличающиеся высоким качеством работы при малой стоимости и простоте.

В связи с тем, что сейчас существует широкий выбор различных интегральных схем, сочетающих в одном кристалле все необходимые функциональные узлы для построения высококачественных и эффективных систем обработки различных физических параметров, то это позволяет ввести цифровую обработку сигналов любому разработчику, который в ней нуждается.

Не маловажным является различные датчики, которые нужны для измерения различных данных, где порой человеку быть не суждено. Одними из них являются датчики измерения температуры или просто термодатчики.

1. Описание физической величины

Температура (от лат. temperatura - надлежащее смешение, нормальное состояние) - скалярная физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы. Температура всех частей системы, находящейся в равновесии, одинакова. Если система не находится в равновесии, то между её частями, имеющими различную температуру, происходит теплопередача(переход энергии от более нагретых частей системы к менее нагретым), приводящая к выравниванию температур в системе. Температура определяет: распределение образующих систему частиц по уровням энергии (см. Статистика Максвелла - Больцмана) и распределение частиц по скоростям (см. Распределение Максвелла); степень ионизации вещества (см. Уравнение Саха); спектральную плотность излучения (см. Формула Планка); полную объёмную плотность излучения (см. Закон Стефана - Больцмана) и т. д. Температура относится к интенсивным величинам, не зависящим от массы системы. В Международной системе единиц (СИ) термодинамическая температура используется в качестве одной из семи основных физических величин, входящих в Международную систему величин (англ. International System of Quantities, ISQ), а её единицей является кельвин, представляющий собой, соответственно, одну из семи основных единиц СИ. Кроме термодинамической температуры в СИ используется температура Цельсия, её единицей является градус Цельсия, входящий в состав производных единиц СИ, имеющих специальные наименования и обозначения, и по размеру равный кельвину. На практике часто применяют градусы Цельсия из-за исторической привязки к важным характеристикам воды - температуре таяния льда (0 °C) и температуре кипения (100 °C). Это удобно, так как большинство климатических процессов, процессов в живой природе и т. д. связаны с этим диапазоном. Изменение температуры на один градус Цельсия тождественно изменению температуры на один кельвин.

Описание средства измерения

Термопара (термоэлектрический преобразователь) - устройство, применяемое для измерения температуры в промышленности, научных исследованиях, медицине, в системах автоматики. Принцип действия основан на эффекте Зеебека или, иначе, термоэлектрическом эффекте. Между соединёнными проводниками имеется контактная разность потенциалов; если стыки связанных в кольцо проводников находятся при одинаковой температуре, сумма таких разностей потенциалов равна нулю. Когда же стыки находятся при разных температурах, разность потенциалов между ними зависит от разности температур. Коэффициент пропорциональности в этой зависимости называют коэффициентом термо-ЭДС. У разных металлов коэффициент термо-ЭДС разный и, соответственно, разность потенциалов, возникающая между концами разных проводников, будет различная. Помещая спай из металлов с отличными коэффициентами термо-ЭДС в среду с температурой Т 1, мы получим напряжение между противоположными контактами, находящимися при другой температуре Т 2, которое будет пропорционально разности температур Т 1 и Т 2.

Преимущества термопар

· Высокая точность измерения значений температуры (вплоть до ±0,01 °С)

· Большой температурный диапазон измерения: от ?250 °C до 2500 °C

· Простота

· Дешевизна

термопара ТХА

Термопреобразователи ТХА/1-1087 предназначены для использования в нефтегазодобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической промышленности и при производстве минеральных удобрений во взрывоопасных зонах и помещениях для измерения температурыжидких и газообразных сред:

-газотоводородной смеси и продуктов после сгорания природного газа (Н 2, N2, СО, О 2, Н 2 О, СН 4), газообразного и жидкого аммиака, природного газа, конвертированного газа, моноэтанолоаминового раствора с примесями сероводорода (Н 2 S) и сернистого ан гидрида (SО 2) в допустимых пределах по ГОСТ 12.1.005-88 (рис. В.1, В.2);

- турбинных масел в системах смазки подшипников при производстве аммиака.

2. Поверочная схема

Государственная поверочная схема.

Государственная поверочная схема для средств измерений температуры

состоит из трех частей:

Часть 1. Поверочная схема для контактных термометров в диапазоне от 0,3 до 273,16 K

Часть 2. Поверочная схема для контактных термометров в диапазоне от 273,15 до 3273,15 (рисунок

Часть 3. Поверочная схема для радиационных термометров

Государственную поверочную схему для средств измерений температуры возглавляет государственный первичный эталон единицы температуры, состоящий из двух комплексов: ГПЭ-I и ГПЭ-II - и ГОСТ 8.558 - 2009 предназначенный для воспроизведения, хранения и передачи единицы температуры в соответствии с Положением о Международной температурной шкале МТШ-90. Температурная шкала, воспроизводимая ГПЭ-I в диапазоне от 0,3 до 273,16 K непрерывно переходит в точке 273,16 K (0,01 °C) в шкалу с диапазоном от 273,15 до 1234,93 K (от 0 °C до 961,78 °C), воспроизводимую ГПЭ-II. Температурная шкала, воспроизводимая ГПЭ-II в диапазоне от 273,15 до 1234,93 K (от 0 °C до 961,78 °C), непрерывно переходит в точке 1234,93 K (961,78 °C) в шкалу с диапазоном от 1234,93 до 3273,15 K (от 961,78 °C до 3000,0 °C), воспроизводимую ГПЭ-II. Для всех рабочих средств измерений допускается проводить поверку (калибровку) с помощью эталонов более высокой точности, чем предусмотрено настоящим стандартом.

Часть 1. Поверочная схема для контактных термометров в диапазоне от 0,3 до 273,16 K .

Государственный первичный эталон единицы температуры ГПЭ-I (далее - ГПЭ-I), представляет собой набор термопреобразователей сопротивления, помещенных в три устройства сравнения.

ГПЭ-I включает в себя:

-устройства для точных измерений сопротивления и давления;

-комплект установок для реализации температуры реперных точек МТШ-90;

- газовый интерполяционный термометр;

- криостаты сравнения.

Передача международной температурной шкалы МТШ-90 вторичным эталонам осуществляется приведением их в тепловой контакт с блоком сравнения и сличением в криостате. Диапазон значений температуры, воспроизводимых ГПЭ-I, составляет от 0,3 до 273,16 K. ГПЭ-I обеспечивает воспроизведение единицы со средним квадратическим отклонением результата измерений S: не более 0,3 ·10 - 3 K в точке 0,3 K и 1,0·10 - 3 K в точке 273,16 K при пяти независимых измерениях. Не исключенная систематическая погрешность и - не более 0,2·10 - 3 K в точке 0,3 K и 0,9·10 - 3 K в точке 273,16 K Стандартная неопределенность, оцениваемая по типу А, uA: не более 0,3 ·10 - 3 K в точке 0,3 K и 1,0·10 - 3 K в точке 273,16 K при пяти независимых измерениях. Стандартная неопределенность, оцениваемая по типу В, uB: не более 0,20?10 - 3 K в точке 0,3 K и 0,9?10 - 3 K в точке 273,16 K ГПЭ-I применяют для передачи единицы температуры вторичным эталонам непосредственным сличением или калибровкой в реперных точках температурной шкалы МТШ-90. Комплекс аппаратуры ГПЭ-I также позволяет проводить полную калибровку термометров в соответствии с Положением о Международной температурной шкале МТШ-90.

Вторичные эталоны.

В качестве эталона-копии применяют платиновые и родий-железные термопреобразователи в диапазоне измерений от 0,3 до 273,16 K), и ампулу плавления галлия 302,9146, аттестуемую по государственному первичному эталону ГПЭ-II (далее - ГПЭ-II).

В качестве эталона сравнения применяют платиновые и родий-железные термопреобразователи в диапазоне температуры от 0, до 273,16 K В качестве рабочих эталонов применяют родий-железные термопреобразователи в диапазоне температуры от 0,3 до 303 K и платиновые термопреобразователи в диапазоне температуры от 13,8 до 303 K.

Эталоны-копии применяют для передачи единицы температуры рабочим эталонам 0 разряда непосредственным сличением или калибровкой в реперных точках температурной шкалы МТШ-90.

Эталоны сравнения применяют при проведении сличений эталонов, которые по тем или иным причинам (например, из-за несоответствия размеров) невозможно сличать непосредственно друг с другом. ГОСТ 8.558 - 2009

Рабочие эталоны.

В качестве рабочих эталонов 0 разряда применяют родий-железные термопреобразователи в диапазоне температуры от 0,3 до 303 K и платиновые термопреобразователи в диапазоне температуры от 24,5 до 303 K. Границы доверительной погрешности д рабочих эталонов 0 разряда при доверительной вероятности 0,95 с учетом нестабильности за межаттестационный интервал.

В качестве рабочих эталонов 1-го разряда применяют родий-железные термопреобразователи в диапазоне температуры от 0,3 до 303 K и платиновые термопреобразователи в диапазоне температуры от 13,8 до 303. Границы доверительной погрешности д рабочих эталонов 1-го разряда при доверительной вероятности 0,95 с учетом нестабильности за межаттестационный интервал: не более 0,003 K в диапазоне температуры от 0,3 до 13,8 K; 0,005 K в точке 77 K.

Рабочие эталоны 1-го разряда применяют для передачи единицы температуры рабочим эталонам 2- разряда непосредственным сличением ГОСТ 8.558 - 2009 Отношение границ доверительной погрешности рабочих эталонов 1-го и 2-го разряда: не более 0,33 (1:3).

В качестве рабочих эталонов 2-го разряда применяют родий-железные термопреобразователи в диапазоне температуры от 0,8 до 303 К, платиновые термопреобразователи в диапазоне температуры от 13,8 до 303 K и меры температуры в диапазоне от 90 до 303. Границы доверительной погрешности д рабочих эталонов 2-го разряда при доверительной вероятности 0,95 с учетом нестабильности за межаттестационный интервал, не более:

- для родий-железных и платиновых термопреобразователей:

0,015 K в диапазоне температуры от 0,8 до 77 K;

0,05 K в точке 303 K;

- для мер температуры:

0,05 K в диапазоне температуры от 90 до 303 K.

Рабочие эталоны 2-го разряда применяют для передачи единицы температуры рабочим эталонам 3-го разряда и высокоточным рабочим средствам измерений непосредственным сличением. Отношение границ доверительной погрешности рабочих эталонов 2-го и 3-го разряда: не более 0,63 (1:1,6).

В качестве рабочих эталонов 3-го разряда применяют родий-железные термопреобразователи в диапазоне температуры от 0,8 до 303 K платиновые термопреобразователи в диапазоне ГОСТ 8.558 - 2009 температуры от 13,8 до 303 K, термоэлектрические термопреобразователи в диапазоне температуры от 73 до 303 К, и жидкостные термометры в диапазоне температуры от 240 до 273,16 K . Границы доверительной погрешности д рабочих эталонов 3-го разряда при доверительной вероятности 0,95 с учетом нестабильности за межаттестационный интервал, не более:

- для родий-железных термопреобразователей:

0,03 K в точке 0,8 K (минус 272,35 C);

0,10 K в точке 303 K (29,85 C);

- для платиновых термопреобразователей:

0,03 K в точке 13,8 K (минус 259,35 C);

0,08 K в точке 303 K (29,85 C),

- для термоэлектрических термометров:

0,10 K в диапазоне от 73 до 303 K (от минус 200,15 C до 29,85 C),

- для жидкостных термометров:

0,02 K в точке 240 K (минус 33,15 C);

0,10 K в точке 273,16 K (0,01 C).

Рабочие эталоны 3-го разряда применяют для передачи единицы рабочим средствам измерений непосредственным сличением. Отношение границ доверительной погрешности рабочих эталонов 3-го разряда и предела допускаемой погрешности рабочих средств измерений не более 0,8 (1:1,25).

В качестве рабочих средств измерений применяют платиновые и железо-родиевые термопреобразователи, термоэлектрические преобразователи и жидкостные термометры повышенной точности; термопреобразователи, ГОСТ 8.558 - 2009, термоэлектрические преобразователи, пьезокварцевые, манометрические, жидкостные и другие термометры. Пределы допускаемой абсолютной погрешности Д рабочих средств измерений составляют от 0,005 K до 5 K.

Часть 2. Поверочная схема для контактных термометров в диапазоне от 273,15 K до 3273,15 K (от 0 °C до 3000 °C)

Государственный первичный эталон ГПЭ-II (далее - ГПЭ-II), в части воспроизведения, хранения и передачи единицы температуры контактным способом, включает в себя следующие средства измерений:

- группу платиновых термопреобразователей для диапазона температуры от

273,15 до 933,473 K (от 0 єC до 660,323 єC);

- группу платиновых термопреобразователей для диапазона температуры от

692,677 до 1234,93 K (от 419,527 єC до 961,78 єC).

- комплект установок для реализации температур реперных точек МТШ-90, термостаты сравнения, средства для точных измерений сопротивления и напряжения, аппаратура для воспроизведения, хранения и передачи единицы температуры неконтактным способом. Диапазон значений температуры, воспроизводимых ГПЭ-II контактным способом, составляет от 273,15 до 1234,93 K (от 0 °C до 961,78 °C). ГПЭ-II обеспечивает воспроизведение и передачу единицы со средним квадратическим отклонением результата измерений S: не более 0,03?10 - 3 K в точке 273,15 K (0 °C) и 1,2?10 - 3 K в точке 1234,93 K (961,78 °C) при пяти независимых измерениях.

ГПЭ-II применяют для передачи единицы температуры эталону-копии непосредственным сличением.

Передача единицы температуры при температурах выше 1234,93 K (961,78 °C) осуществляется с помощью излучателей АЧТ и температурных ламп. Комплекс аппаратуры ГПЭ-II также позволяет проводить полную калибровку термометров в соответствии с Положением об МТШ-90.

В качестве эталона - копии применяют аппаратуру для воспроизведения реперных точек температурной шкалы МТШ-90 в диапазоне температуры от 273,15 до 2042,15 K (от 0 °C до 1769 °C), а также платиновые термопреобразователи в диапазоне температуры от 273,15 до 1357,77 K (от 0 °C до 1084,62 °C) и термоэлектрические преобразователи в диапазоне температуры от 273,15 до 2042,15 K (от 0 °C до 1769 °C).Суммарное среднее квадратическое отклонение результата сличений эталона-копии с ГПЭ-II при пяти независимых измерениях: не более 0,1·10- 3 K в точке 273,15 K (0 °C) и 0,5 K в точке 2042,15 K (1769 °C).

Эталон-копию применяют для передачи единицы температуры рабочим эталонам 0 разряда непосредственным сличением и прямыми измерениями.

В качестве рабочих эталонов 0 разряда применяют платиновые термопреобразователи в диапазоне температуры от 273,15 до 1358,15 K (от 0 °C до 1085 °C), термоэлектрические преобразователи в диапазоне температуры от 273,15 до 2042,15 K (от 0 °C до 1769 °C), аппаратуру для воспроизведения ГОСТ 8.558 - 2009 основных и вторичных реперных точек температурной шкалы МТШ-90, а также рабочий эталон 0 разряда из третьей части поверочной схемы.

Суммарное среднее квадратическое отклонение результата сличений эталона-копии с рабочими эталонами 0 разряда в диапазоне температуры от 273,15 до 1358,15 K (от 0 °C до 1085 °C) при трех независимых измерениях с:

- платиновыми термопреобразователями и аппаратурой для воспроизведения реперных точек температуры МТШ-90: не более 0,3 · 10 - 3 K в точке 273,15 K (0 °C) и 45·10 - 3 K в точке 1358,15 K (1085 °C),

- термоэлектрическими преобразователями и реперными точками МТШ-90: не более 0,01 K в точке 273,15 K (0 °C) и 1,0 K в точке 2073,15 K (1800 °C).

Рабочие эталоны 0 разряда применяют для передачи единицы температуры рабочим эталонам 1, 2 и 3-го разряда и рабочим средствам измерений методом прямых измерений и непосредственным сличением в реперных точках температурной шкалы МТШ-90.

В качестве рабочих эталонов 1-го разряда применяют:

- аппаратуру для воспроизведения основных и вторичных реперных точек температурной шкалы МТШ-90 в диапазоне температуры от 273,15 до 1358,15 K (от 0 °C до 1085 °C);

- платиновые термопреобразователи в диапазоне температуры от 273,15 до 1358,15 K (от 0 °C до 1085 °C);

- термоэлектрические преобразователи в диапазоне температуры от 573,15 до 2073,15 K (от 300 °C до 1800 °C);

Границы доверительной погрешности рабочих эталонов 1-го разряда при доверительной вероятности 0,95 с учетом нестабильности за межаттестационный интервал: не более 0,002 K в точке 273,15 K (0 °C) и 2,0 K в точке 2073,15 K (1800 °C).

Рабочие эталоны 1-го разряда применяют для передачи единицы температуры рабочим эталонам 2-го разряда и рабочим средствам измерений непосредственным сличением в термостатах и в реперных точках МТШ-90. Отношение границ доверительной погрешности рабочих эталонов 1-го и 2-го разряда: не более 0,7.ГОСТ 8.558 - 2009.

В качестве рабочих эталонов 2-го разряда применяют меры температуры (аппаратуру для реализации реперных точек температурной шкалы МТШ-90, калибраторы температуры) и термопреобразователи в диапазоне температуры от 273,15 до 1358,15 K, жидкостные термометры для измерений разности температур в диапазоне от 273,15 до 423,15 K. Термоэлектрические термометры, кварцевые термометры и другие средства измерений температуры в диапазоне температуры от 273,15 до 2773,15 K . Доверительные границы абсолютной погрешности д рабочих эталонов 2-го разряда при доверительной вероятности 0,95 с учетом нестабильности за межаттестационный интервал: не более 0,01 K в точке 273,15 K (0 °C) и 10 K в точке 2773,15 K (2500 °C).

Рабочие эталоны 2-го разряда применяют для передачи единицы рабочим эталонам 3-го разряда и рабочим средствам измерений методом прямых измерений или непосредственным сличением в термостате.

Отношение границ доверительной погрешности рабочих эталонов 2-го и 3-го разряда: не более 0,5 (1:2).

В качестве рабочих эталонов 3-го разряда применяют меры температуры (аппаратуру для реализации реперных точек температурной шкалы МТШ-90, калибраторы температуры), термопреобразователи, стеклянные, кварцевые, термоэлектрические термометры и другие средства измерений температуры в диапазоне температуры от 273,15 до 2073,15 K . Доверительные границы абсолютной погрешности д рабочих эталонов 3-го разряда при доверительной вероятности 0,95 с учетом нестабильности за межаттестационный интервал: не более 0,05 K в точке 273,15 K (0 °C) и 6 K в точке 2073,15 K (1800 °C).ГОСТ 8.558 - 2009

Рабочие эталоны 3-го разряда применяют для передачи единицы рабочим средствам измерений непосредственным сличением в термостате или методом прямых измерений по мерам температуры. Отношение границ доверительной погрешности рабочего эталона 3-го разряда и предела допускаемой погрешности рабочего средства измерений должно быть не более 0,5 (1:2).

В качестве рабочих средств измерений применяют термометры для измерений разности температуры, температуры поверхности, а также различные типы термопреобразователей и термоэлектрических преобразователей, используемых для измерений температуры в статическом режиме путем погружения внутрь объема объекта измерений. Пределы допускаемой абсолютной погрешности рабочих средств измерений составляют от 0,003 K в точке 273,15 K (0 °C) до 30 K в точке 3273,15 K (3000 C) при линейной зависимости от значения измеряемой величины. ГОСТ 8.558 - 2009.

Часть 3. Поверочная схема для радиационных термометров

Государственный первичный эталон.

ГПЭ-II, в части воспроизведения, хранения и передачи единицы температуры неконтактным способом включает в себя следующие средства измерений: группу температурных ламп, излучатели - модели абсолютно черного тела (далее - АЧТ), предназначенные для воспроизведения температур затвердевания серебра, золота и меди, средства для точных измерений напряжения и сопротивления. В состав ГПЭ-II также входят установка для реализации температур реперных точек МТШ-90 (серебра, золота и меди), фотоэлектрический компаратор яркостей тепловых излучателей, аппаратура для воспроизведения, хранения и передачи единицы температуры контактным способом. Комплекс аппаратуры позволяет помимо воспроизведения и передачи единицы температуры, также, в случае необходимости, проводить калибровку температурных ламп ГПЭ-II в соответствии с Положением об МТШ-90. Диапазон температуры, в котором воспроизводится единица, составляет 961,78 °C … 3000°C (1234,93 … 3273,15 K). ГПЭ-II обеспечивает воспроизведение и передачу единицы температуры со средним квадратическим отклонением результата измерений S: не более 0,10 °C в точке 1234,93 K (961,78 °C) и 1,4 °C в точке 3273,15 K (3000 °C)при пяти независимых измерениях. Неисключенная систематическая погрешность и: не более 0,12 °C в точке 1234,93 K (961,78 °C) и 0,42 °C в точке 3273,15 K (3000 °C). Стандартная неопределенность, оцениваемая по типу А, uA: не более 0,1 °C в точке 1234,93 K (961,78 °C) и 1,4 °C в точке 3273,15 K (3000 °C) при пяти независимых измерениях. Стандартная неопределенность, оцениваемая по типу В, uB: не более 0,05 °C в точке 1234,93 K (961,78 °C) и 0,18 °C в точке 3273,15 K (3000 °C).ГОСТ 8.558 - 2009

3. Локальная поверочная схема

При проведении поверки используют следующие средства измерений:

- эталонные 2-го разряда ртутные стеклянные термометры с погрешностью по ГОСТ 8.558 в диапазоне температуры от 0 до 300 °С;

- эталонные 1, 2 и 3-го разрядов платинородий-платиновые ТП типа ППО с погрешностью по ГОСТ 8.558 в диапазоне температуры от 300 до 1200 °С;

- эталонные 2-го и 3-го разрядов платинородий-платинородиевые ТП типа ПРО с погрешностью по ГОСТ 8.558 в диапазоне температуры от 600 до 1800 °С;

- поверочная установка, включающая в себя двухрядный или однорядный потенциометр постоянного тока класса точности не ниже 0,01 по ГОСТ 9245 с верхним пределом измерений не ниже 100 мВ и ценой ступени младшей измерительной декады не более 106 В с бестермоточным переключателем типа ПБ-28В;

- современные микропроцессорные средства измерений ТЭДС рабочих ТП, например автоматизированная система поверки ТП АСПТ с пределами допускаемой погрешности ± 0,2 °С и ± 0,4 °С.

При поверке применяют следующие вспомогательные средства (могут входить в комплект поверочной установки):

- водяной термостат с диапазоном температуры от 0 до 95 °С, градиентом температуры в рабочем пространстве не более 0,05 °С/см, с ванной глубиной не менее 300 мм;

- паровой термостат с перепадом температуры в рабочем пространстве по высоте на длине средней части 200 мм не более 0,03 °С, с ванной глубиной не менее 300 мм;

- масляный термостат с диапазоном температуры от 95 до 300 °С, градиентом температуры в рабочем пространстве не более 0,05 °С/см, с ванной глубиной не менее 300 мм;

- лупа по ГОСТ 25706, кратностью от 3 до 5;

- две горизонтальные трубчатые печи сопротивления, каждая с рабочим пространством длиной 500--600 мм, диаметром 40--50 мм и максимальной рабочей температурой не менее 1200 °С. Градиент температуры по оси печи (в ее средней части) при 1000 °С не должен превышать 0,8 °С/см на участке длиной не менее 50 мм. Одна из печей должна быть использована только для ТП из благородных металлов;

- никелевый толстостенный стакан длиной 80--100 мм, наружный диаметр которого выбирают в зависимости от диаметра рабочего пространства печи. Толщина стенки и дна стакана - не менее 5 мм. Допускается применять никелевый блок соответствующих размеров с гнездами требуемого диаметра и глубиной 70--90 мм;

- вертикальная трубчатая печь сопротивления с рабочим пространством длиной от 400 до 500 мм, диаметром 20--30 мм и максимальной рабочей температурой не менее 1800 °С. Градиент температуры по оси печи (в ее средней части) при 1400 °С не должен превышать 1 °С/см на участке длиной не менее 50 мм. Техническое описание и эскизный чертеж печи приведены в приложении А;

- средство измерений электрического сопротивления изоляции. Тип этого средства измерений устанавливают в стандартах или технических условиях на ТП данного типа;

- установка для испытания электрической прочности изоляции. Тип установки устанавливают в стандартах или технических условиях на ТП данного типа;

- амперметр класса точности 1,0 по ГОСТ 8711 с верхним пределом измерений 15 А;

- регулятор напряжения мощностью до 10 кВт с пределами регулирования напряжения от 0 до 250 В;

- ртутные стеклянные термометры с ценой деления 0,1 °С и пределами измерений от 10 до 35 °С по ГОСТ 28498;

- пробирка из кварцевого стекла длиной 500 мм, внутренним диаметром (25,0 ± 0,5) мм и стенками толщиной не более 1 мм;

- удлиняющие провода по ГОСТ 1790, ГОСТ 1791 и ГОСТ 10821 к ТП типов ТХК (L*), ТХКн (Е), ТХА (К), ТЖК (J), ТНН (N), ТСС (I), ТПП 10 (S), ТПП 13 (R). Значение ТЭДС индивидуально подобранной пары скомплектованных удлиняющих проводов при температуре рабочего и свободных концов пары, соответственно равной 100 °С и 0 °С, не должно отклоняться от значений соответствующей типу ТП НСХ более чем на ± 0,2 доп, выраженного в милливольтах [для ТХК (L) - 0,036 мВ, для ТХКн (Е) - 0,020 мВ, для ТЖК (J) - 0,016 мВ, ТХА (К) - 0,012 мВ, для ТНН (N) - 0,009 мВ, для ТСС (I) - 0,012 мВ, для ТПП 10 (S) - 0,002 мВ, для ТПП 13 (R) - 0,002 мВ];

- теплоизоляционные сосуды или другие теплоизоляционные средства, обеспечивающие заданную температуру в течение 1 ч с предельными отклонениями ±0,1 °С;

- платиновая и платинородиевая проволока диаметром 0,5 мм по ГОСТ 10821;

- стеклянные пробирки длиной (150 ± 10) мм, внутренним диаметром (6,5 ± 0,5) мм со стенками толщиной не более 1 мм;

- защитные пробирки из кварцевого стекла длиной не менее 300 мм и внутренним диаметром, при котором ЧЭ поверяемых ТП плотно входят в пробирку по ГОСТ 19908.

Все применяемые средства измерений должны быть поверены органами государственной метрологической службы или метрологическими службами юридических лиц, аккредитованными в установленном порядке, и иметь действующие клейма или свидетельства установленных форм. Допускается применять другие средства измерений, удовлетворяющие по точности требованиям настоящего стандарта.

4. Разработка методики калибровки

Проведение поверки

При проведении поверки должны быть выполнены операции, указанные в таблице 1.

Таблица 1

Наименование операции	Номер пункта настоящего стандарта	Проведение операции при поверке
		первичной*	периодической
Внешний осмотр	9.1	Да	Да
Проверка электрической прочности изоляции	9.2	Да	Нет
Проверка электрического сопротивления изоляции	9.3	Да	Да
Проверка нестабильности	9.4	Да	Нет
Определение ТЭДС ЧЭ ТП при заданных значениях температуры	9.5	Да	Да

Внешний осмотр

- длина ТП должна быть не менее 500 мм (ТП длиной менее 500 мм поверяют по методикам поверки, утвержденным в установленном порядке);

- защитная арматура ТП не должна иметь повреждений поверхности, должны отсутствовать нарушения крепления арматуры и головки, целостности головки, должно быть соблюдено соответствие подключения термоэлектродов маркировке;

- на каждом поверяемом ТП должно быть проверено наличие маркировки с указанием номера ТП, типа НСХ, года выпуска, рабочего диапазона измерений и класса допуска.

- ЧЭ ТП, поступившие на периодическую поверку, могут иметь не более двух сварок по длине каждого термоэлектрода на расстоянии не менее 250 мм от рабочего конца и незначительные загрязнения поверхности, устраняемые при отжиге. К поверке не допускают ЧЭ с хрупкими термоэлектродами;

- на каждом ЧЭ ТП, поступившем на поверку, должна быть подвешена бирка с указанием номера ТП, обозначения НСХ, года выпуска, класса допуска и рабочего диапазона измерений.

Проверка электрической прочности изоляции.

Проверку электрической прочности изоляции ТП проводят по ГОСТ 6616 только при первичной поверке. Результаты измерений вносят в протокол поверки. Электрическая прочность изоляции поверяемых ТП не должна превышать указанной в НД на ТП конкретного типа.

Проверка электрического сопротивления изоляции.

Проверку электрического сопротивления изоляции поверяемых ТП проводят по ГОСТ 6616. Результаты измерений вносят в протокол поверки. Электрическое сопротивление изоляции поверяемых ТП не должно превышать указанного в НД на ТП конкретного типа.

Проверка нестабильности.

Проверку нестабильности ТП всех типов проводят только при первичной поверке (для ТП в сборе) при максимальной температуре длительного применения, установленной в НД на поверяемый ТП, путем определения ТЭДС ЧЭ ТП при этой температуре до и после двухчасового отжига в печи. Результаты измерений ТЭДС ЧЭ ТП вносят в протокол поверки. Нестабильность ТП н не должна превышать указанной в НД на ТП конкретного типа.

Определение ТЭДС ЧЭ ТП при заданных значениях температуры.

Градуировочные характеристики ЧЭ поверяемых ТП должны соответствовать НСХ соответствующего типа в пределах допускаемых отклонений ТЭДС. При проверке этого требования определяют ТЭДС ЧЭ ТП при нескольких заданных значениях температуры его рабочего конца и температуре свободных концов, равной 0 °С. Полученные результаты измерений сравнивают с данными НСХ соответствующего типа ТП при тех же значениях температуры. При поверке ЧЭ ТП их ТЭДС должна быть определена не менее чем при четырех значениях температуры, указанных в таблице 2. В обоснованных заказчиком случаях дополнительно определяют ТЭДС ТП при значениях температуры, указанных в таблице 2 в скобках.

Таблица 2

Тип ТП (буквенное обозначение НСХ)	Диаметр термоэлектродов, мм	Рабочий диапазон температуры, °С	Температура при измерениях ТЭДС, °С
ТХК (L)
ТХКн (Е)	От 3,2 до 1,2	От 0 до 800	300, 400, 500, 600, (800)
ТЖК (J)	" 0,7 " 0,1	" 0 " 800	100, (200), 300, 400, 500, (600)
ТСС (I)
ТХА (K) ТНН (N)	От 3,2 до 1,2	От 0 до 1300	300, 500, 700, 900, (1000)
	" 0,7 " 0,5	" 0 " 1300	100, (200), 300, 500, 700, 800, (900)
	" 0,3 " 0,1	" 0 " 800	100, (200), 300, 400, 500, 600, (700)

Для ЧЭ ТП специального назначения, применяемых в более узком диапазоне температуры, указанном заказчиком, допускается определять ТЭДС в границах этого диапазона, но не менее чем при трех значениях температуры, равноотстоящих друг от друга.

Условия поверки. калибровка изоляция температура

При проведении поверки соблюдают следующие условия:

- ТП разборных конструкций необходимо вынуть из защитной арматуры. К поверке могут быть допущены ТП разборных конструкций в защитной арматуре (чехле) и ТП неразборных конструкций, если при поверке погрешность из-за теплоотвода по арматуре не превышает 0,3 доп. Соответствующие требования должны быть указаны в НД на ТП конкретного типа;

- температура, относительная влажность и барометрическое давление воздуха в помещении должны соответствовать нормам, установленным для них в НД по эксплуатации поверочной установки;

- электроизмерительная часть поверочной установки должна быть удалена не менее чем на 1 м от окон, дверей, радиаторов отопления и других устройств, выделяющих тепло, а также защищена от прямых солнечных лучей;

- перед вводом поверочной установки в эксплуатацию должна быть проверена сходимость результатов измерений ТЭДС на ней с использованием эталонного 1-го разряда ТП, которая не должна превышать 0,3 доп;

Требования безопасности.

Части поверочной установки, снабженные зажимом "Земля", а также никелевый стакан (или блок) должны быть подключены к контуру заземления. Сопротивление заземления должно быть не более 4 Ом. Корпуса печей, наружные стенки которых нагреваются при работе до температуры свыше 70°С, должны быть ограждены (например, жесткой сеткой из проволоки). Вблизи печей не должны находиться горючие материалы. К выполнению измерений допускают только лиц, имеющих квалификационную группу по технике безопасности не ниже III при работе с установками напряжением до 1000 В.

Подготовка к поверке.

Подготовка основных и вспомогательных средств поверки.

Средства поверки, входящие в состав поверочной установки (термостаты и нагревательные печи), готовят к работе в соответствии с НД. Эталонные 1-го и 2-го разрядов ТП помещают в защитные пробирки из кварцевого стекла. Теплоизолированные сосуды для термостатирования свободных концов ТП при 0 °С заполняют ледоводяной смесью, а при термостатировании свободных концов ТП при комнатной температуре - водой или маслом комнатной температуры.

Подготовка ТП типа ТХК.

При поверке в термостатах ТП неразборной конструкции (или ЧЭ с электрической изоляцией электродов ТП разборной конструкции) помещают в стеклянные пробирки и устанавливают их в термостате на глубину не менее 250 мм. Число поверяемых ТП не должно превышать 8-10. Свободные концы (или концы удлиняющих проводов) поверяемых ТП гальванически соединяют с медными нелужеными проводами либо скруткой, либо обмоткой медной проволокой (медь - марки не ниже M1 по ГОСТ 859) диаметром 0,3 мм. Места скруток термостатируют в сосудах. При поверке в печах не более четырех ТП неразборной конструкции (или ЧЭ с электрической изоляцией электродов ТП разборной конструкции) складывают в общий пучок с пробиркой из кварцевого стекла, в которой помещен эталонный 2-го разряда ТП типа ППО, и обвязывают в двух-трех местах отрезками хромелевой или алюмелевой проволоки диаметром 0,5 мм.

Проведение поверки.

Нагревают термостат (водяной, масляный или паровой) или горизонтальную трубчатую печь до заданного значения температуры с допускаемыми отклонениями, не превышающими: для термостата - ± 0,5 °С; для печи - ± 10 °С. Температуру термостата контролируют эталонным ртутным стеклянным термометром, температуру печи - эталонным 2-го разряда ТП типа ППО. При проведении измерений ТЭДС ТП температурный ход не должен превышать: для термостата - 0,1 °С/мин; для печи - 0,4 °С/мин. Цикл измерений осуществляют непрерывным отсчетом показаний: в прямой последовательности (от отсчета показаний эталонного ТП до отсчета показаний ЧЭ последнего поверяемого ТП), затем в обратной последовательности (от отсчета показаний ЧЭ последнего поверяемого ТП до отсчета показаний эталонного ТП) и т. д. до получения четырех отсчетов показаний эталонного термометра и ТЭДС ЧЭ каждого поверяемого ТП. Интервалы времени между отсчетами показаний средств измерений во всем измерительном цикле должны быть примерно одинаковыми. По показаниям ртутных стеклянных термометров определяют и вносят в протокол поверки значения температуры свободных концов tс.к ЧЭ поверяемых ТП и эталонного ТП, помещенных в термостат для свободных концов. Погрешность измерений температуры свободных концов ЧЭ ТП не должна превышать ± 0,1 °С. Показания эталонного ртутного стеклянного термометра считывают с погрешностью не более половины цены наименьшего деления. Отсчеты ТЭДС эталонного ТП проводят до 103 мВ, отсчеты ТЭДС ЧЭ поверяемых ТП - до 102 мВ. Результаты измерений температуры термостата (или при использовании печи - ТЭДС ЧЭ эталонного ТП) и ТЭДС ЧЭ поверяемых ТП вносят в протокол поверки (приложение Д). Операции, перечисленные выше, выполняют при всех заданных значениях температуры (таблица 2). После проведения поверки поверяемые ТП освобождают от электроизоляционных трубок и либо помещают в ранее снятый защитный чехол с электроизоляционными элементами, либо свертывают ЧЭ каждого ТП в кольцеобразный моток диаметром не менее 100 мм и помещают в упаковку, предназначенную для них.

Оформление результатов поверки.

Положительные результаты первичной поверки оформляют нанесением оттиска поверительного клейма в паспорт ТП (ЧЭ). Положительные результаты периодической поверки оформляют выдачей свидетельства о поверке установленной формы или нанесением оттиска поверительного клейма на ТП. На оборотной стороне свидетельства указывают:

- глубину погружения ЧЭ ТП в рабочее пространство печи при поверке.

ТП или ЧЭ, не удовлетворяющие требованиям НД на них и настоящего стандарта, к выпуску в обращение и к применению не допускают. Оттиск клейма предыдущей поверки гасят и выдают извещение о непригодности к дальнейшему применению с указанием причины.

4.1 Пример бланка протокола калибровки Протокол проверки работоспособности термопреобразователей сопротивления
1. Измерение сопротивления Т.С. при 0 0С
Последовательность измерений и расчетов	Отсчеты по вольтметру
	Образцовый калибровочный резистор U0, В	Калибруемые (поверяемые) Т.С.
		1	2	3	4	5	6	7	8	9
		U8, В	U2, В	U3, В	U4, В	U5, В	U7, В	U6, В	U1, В	U2, В
№ Т.С.		7452	7453	7454	7455	7456	7457	7458	7459	7460
Прямое	10,000	10,096	10,081	10,028	10,037	10,039	10,084	10,127	10,062	10,054
Обратное	10,000	10,088	10,081	10,030	10,035	10,030	10,080	10,126	10,063	10,048
Прямое	10,000	10,096	10,081	10,028	10,037	10,039	10,084	10,127	10,062	10,054
Обратное	10,000	10,088	10,081	10,030	10,035	10,030	10,080	10,126	10,063	10,048
Среднеарифметическое	10,000	10,0920	10,0810	10,0290	10,0360	10,0345	10,0820	10,1265	10,0625	10,0510
Вычесленное значение R0, Ом	100,0	100,920	100,810	100,290	100,360	100,345	100,820	101,265	100,625	100,510
Погрешность--DR0, Ом	0,2	0,920	0,810	0,290	0,360	0,345	0,820	1,265	0,625	0,510
2. Измерение сопротивления Т.С. при 100 0С
Последовательность измерений и расчетов	Отсчеты по вольтметру
	Образцовый калибровочный резистор U0, В	Калибруемые (поверяемые) Т.С.
		8	2	3	4	5	7	6	1	2
		U8, В	U2, В	U3, В	U4, В	U5, В	U7, В	U6, В	U1, В	U2, В
№ Т.С.		7452	7453	7454	7455	7456	7457	7458	7459	7460
Прямое	10,000	14,030	14,000	13,958	13,958	13,947	14,015	14,065	13,971	13,976
Обратное	10,000	14,024	14,000	13,964	13,962	13,965	14,015	14,052	13,991	13,975
Прямое	10,000	14,030	14,000	13,958	13,958	13,947	14,015	14,065	13,971	13,976
Обратное	10,000	14,024	14,000	13,964	13,962	13,965	14,015	14,052	13,991	13,975
Среднеарифметическое	10,000	14,0270	14,0000	13,9610	13,9600	13,9560	14,0150	14,0585	13,9810	13,9755
Значение R1, Ом	-	140,270	140,000	139,610	139,600	139,560	140,150	140,585	139,810	139,755
Температура, 0С	-	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0	100,0
Поправка DR	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Вычесленное значение R100, Ом	-	140,270	140,000	139,610	139,600	139,560	140,150	140,585	139,810	139,755
Значение W100	-	1,3899	1,3888	1,3921	1,3910	1,3908	1,3901	1,3883	1,3894	1,3905
Номинальное значение W100	-	1,3910	1,3850	1,3910	1,3910	1,3910	1,3910	1,3910	1,3910	1,3910
Отклонение от номинала	-	-0,0011	0,0038	0,0011	0,0000	-0,0002	-0,0009	-0,0027	-0,0016	-0,0005
Допуск на W100	-	-0,0015	-0,0015	-0,0015	-0,0015	-0,0015	-0,0015	-0,0015	-0,0015	-0,0015
Заключение	-	не годен	не годен	не годен	не годен	не годен	не годен	не годен	не годен	не годен
	длина, мм	1600	1600	630	630	630	2000	2500	1250	1000
	мин. глубина погружения, мм	80	80	80	80	80	80	80	80	80
	Ст. мастер участка №5			Боргояков А.В.	04.06.2014г

Пример оформления сертификата о калибровке

Размещено на Allbest.ru

...