1、范圍
《溫度變送器校準(zhǔn)規(guī)范JJF 1183-2007》適用于傳感器為熱電偶或熱電阻的溫度變送器。溫度變送器包括帶溫度傳感器和不帶溫度傳感器的。JJF 1183-2007替代JJG 829-1993
2、本規(guī)范引用下列文獻(xiàn)
GB/T 16839.2-1997 熱電偶第二部分：允差
JJG128-2003 二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計檢定規(guī)程
JJG141-2000 工作用貴金屬熱電偶檢定規(guī)程
JJG229-2010 工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程
JJF1637-2017 廉金屬熱電偶校準(zhǔn)規(guī)范
GB/T 16839.2-1997 工業(yè)鉑電阻技術(shù)條件及分度表
GB/T 16839.2-1997 工業(yè)銅電阻技術(shù)條件及分度表
使用本規(guī)范時，應(yīng)注意使用上述引用文獻(xiàn)的現(xiàn)行有效版本。
溫度變送器是一種將溫度變量轉(zhuǎn)化為可傳送的標(biāo)準(zhǔn)化輸出信號的儀表。主要用于工業(yè)過程溫度參數(shù)的測量和控制。
帶傳感器的溫度變送器(一體化溫度變送器)通常由兩部份組成：傳感器和信號轉(zhuǎn)換器。傳感器主要是熱電偶和熱電阻；信號轉(zhuǎn)換器主要由測量單元、信號處理和轉(zhuǎn)換單元組成(由于工業(yè)用熱電偶和熱電阻的分度表是標(biāo)準(zhǔn)化的，因此信號轉(zhuǎn)換器單獨作為產(chǎn)品時也成為溫度變送器)，有些溫度變送器增加了顯示單元，有些還具有現(xiàn)場總線功能。
溫度變送器如果由兩個用來測量溫差的傳感器組成時，輸出信號與溫差之間有一給定的連續(xù)函數(shù)關(guān)系，也成為溫差變送器。溫度變送器的輸出信號與溫度變量之間有一給定的連續(xù)函數(shù)關(guān)系(通常稱為線性函數(shù))，早期生產(chǎn)的溫度變送器其輸出信號與溫度傳感器的電阻值(或電壓值)之間承線性函數(shù)關(guān)系。標(biāo)準(zhǔn)化輸出的信號主要為0-10mA和4-20mA的直流電流信號。不排除具有特殊規(guī)定的其他標(biāo)準(zhǔn)化信號。
溫度變送器按供電接線方式可分為二線制和四線制。注：二線制溫度變送器輸出只能為4-20mA。
變送器有電動單元組合儀表系列的(DDZ-Ⅱ型、DDZ-Ⅲ型和DDZ-S型)和小型化模塊式的、多功能智能型的。前者均不帶傳感器；后兩類變送器可以方便地與熱電偶或熱電阻組成帶傳感器的變送器(一體化溫度變送器)。
4、計量特性
4.1 測量誤差
溫度變送器的測量誤差是將溫度轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)化輸出信號時產(chǎn)生的誤差。
a）不帶傳感器的溫度變送器(信號轉(zhuǎn)換器)最大允許誤差按準(zhǔn)確度等級予以劃分。在標(biāo)準(zhǔn)條件下，變送器的準(zhǔn)確度等級與最大允許誤差的關(guān)系如表1規(guī)定。
表1 準(zhǔn)確度等級與最大允許誤差
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溫度變送器準(zhǔn)確度等級 |
溫度變送器最大允許誤差（%FS） |
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0.1 |
± 0.1 |
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0.2 |
± 0.2 |
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0.5 |
± 0.5 |
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1.0 |
± 1.0 |
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1.5 |
± 1.5 |
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2.5 |
± 2.5 |
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注：最大允許誤差是以輸出量程的百分?jǐn)?shù)表示。當(dāng)輸入的溫度變量與輸出信號呈線性函數(shù)關(guān)系時，最大允許誤差也可以以輸入量程的百分?jǐn)?shù)表示。 |
|
4.2 安全性能
4.2.1 絕緣電阻
在環(huán)境溫度為15-35℃，相對濕度為45-75%時，溫度變送器各組端子(包括外殼)之間的絕緣電阻應(yīng)不小于表2的規(guī)定。
表2 絕緣電阻的技術(shù)要求
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試驗部位 |
技術(shù)要求 |
說明 |
|
輸入、輸出端子短接—外殼 |
20MΩ |
適用于二線制變送器 |
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電源端子—外殼 |
50MΩ |
適用于四線制變送器 |
|
輸入、輸出端子短接—電源端子 |
50MΩ |
|
|
輸入端子—輸出端子 |
20MΩ |
只適用于輸入、輸出隔離的變送器 |
環(huán)境溫度為15-35℃，相對濕度為45-75%時，溫度變送器各組端子(包括外殼)之間施加表3規(guī)定的試驗電壓(頻率為50Hz)，歷時1min應(yīng)無擊穿和飛弧現(xiàn)象。
帶傳感器的溫度變送器不進(jìn)行此項試驗。
表3 絕緣強度試驗電壓
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試驗部位 |
試驗電壓/V |
說明 |
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12-48V |
110V |
220V |
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輸入、輸出端子短接—外殼 |
500 |
500 |
500 |
適用于二線制變送器 |
|
電源端子—外殼 |
500 |
1000 |
1500 |
適用于四線制變送器 |
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輸入、輸出端子短接—電源端子 |
500 |
1000 |
1500 |
|
|
輸入端子—輸出端子 |
500 |
500 |
500 |
只適用于輸入、輸出隔離的變送器 |
5、溫度變送器校驗條件
5.1校準(zhǔn)器及其他設(shè)備
校準(zhǔn)時所需的校準(zhǔn)儀器及配套設(shè)備按被校變送器的類型可從表4中參考選擇。從提高校準(zhǔn)能力出發(fā)，校準(zhǔn)儀器及配套設(shè)備引入的擴展不確定度與被校變送器最大允許誤差絕對值相比應(yīng)盡可能小。
表4 標(biāo)準(zhǔn)儀器及配套設(shè)備
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序號 |
儀器設(shè)備名稱 |
技術(shù)要求 |
用途 |
備注 |
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1 |
直流低電勢電位差計或標(biāo)準(zhǔn)直流電壓源 |
0.02級、0.05級 |
標(biāo)準(zhǔn)熱電偶輸入的變送器（不帶傳感器） |
輸出阻抗不大于100Ω |
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2 |
直流電阻箱 |
0.01級、0.02級 |
校準(zhǔn)熱電阻輸入的變送器（不帶傳感器） |
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3 |
補償導(dǎo)線和0℃恒溫器 |
補償導(dǎo)線應(yīng)與輸入熱電偶分度號相配，經(jīng)檢定具有10- 30℃的修正值0℃恒溫器的溫度偏差≤±0.1℃ |
具有參考端溫度自動補償變送器（不帶傳感器）校準(zhǔn)用專用連線 |
0℃恒溫器可用冰點槽代替 |
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4 |
專用連接導(dǎo)線 |
其阻值應(yīng)符合制造廠說明書的要求。三線制連接時，線間電阻值之差應(yīng)盡可能小，在阻值無明確規(guī)定時，可在同一根銅導(dǎo)線上等長度（不超過1m）截取三段導(dǎo)線組成 |
直流電阻箱與變送器輸入端之間的連接導(dǎo)線 |
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|
5 |
直流電流表 |
0-30mA；0.01-0.05級 |
變送器輸出信號的測量標(biāo)準(zhǔn) |
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6 |
直流電壓表 |
0-5V、 0-50V；0.01-0.05級 |
直流電壓表單獨可以作為變送器電壓輸出信號的測量標(biāo)準(zhǔn)；與標(biāo)準(zhǔn)電阻組合取代直流電流表作為變送器電流輸出信號的測量標(biāo)準(zhǔn) |
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7 |
標(biāo)準(zhǔn)電阻 |
00Ω（250Ω）；不低于0.05級 |
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8 |
交流穩(wěn)壓源 |
220V，50Hz，穩(wěn)定性1%，功率≥1kW |
變送器的交流供電電源 |
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9 |
直流穩(wěn)壓源 |
12-48V，允差±1% |
變送器的直流供電電源 |
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10 |
二等鉑電阻標(biāo)準(zhǔn)裝置或二等水銀溫度計標(biāo)準(zhǔn)裝置 |
符合JJG229-1998或JJG128-2003中對標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備的要求 |
帶熱電阻溫度變送器校準(zhǔn)用的輸入標(biāo)準(zhǔn) |
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11 |
一、二等標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶標(biāo)準(zhǔn)裝置 |
符合JJG351-1996或JJG141-2000中對標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備的要求 |
帶熱電偶溫度變送器校準(zhǔn)用的輸入標(biāo)準(zhǔn) |
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12 |
絕緣電阻表 |
直流電壓100V，500V 10級 |
測量變送器的絕緣電阻 |
帶傳感器的溫度變送器用100V |
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13 |
耐電壓試驗儀 |
輸出電壓：交流0～1500V |
測量變送器的絕緣強度 |
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5.2 環(huán)境條件
環(huán)境溫度15-35℃；相對濕度<85%。
為保障校準(zhǔn)具有盡可能小的不確定度，建議校準(zhǔn)應(yīng)在以下的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下進(jìn)行。這些條件還有利于在用戶提出要求時，能給出是否符合儀表計量特性的說明。
a）環(huán)境溫度20℃±2℃(0.1級～0.2級變送器)； 20℃±5℃(0.5級～2.5級變送器)。
b）相對濕度45-75%。
c）溫度變送器周圍除地磁場外，應(yīng)無影響其他正常工作的外磁場。
5.3 電源
變送器的工作電源：交流供電的變送器，其電壓變化不超過額定值的±1%、頻率不超過額定值的±1%；直流供電的變送器，其電壓變化不超過額定值的±1%。
6、溫度變送器校準(zhǔn)項目和溫度變送器校準(zhǔn)方法
6.1校準(zhǔn)項目
a）變送器的校準(zhǔn)項目為：測量誤差和絕緣電阻的測量。
b）新制造的不帶傳感器的變送器還應(yīng)進(jìn)行絕緣強度的測量。
c）對DDZ系列變送器，根據(jù)委托者的要求還可以按附錄B的要求進(jìn)行負(fù)載特性、電源影響和輸出交流分量的測量。
6.2 校準(zhǔn)方法
6.2.1 測量誤差的校準(zhǔn)
6.2.1.1 準(zhǔn)備工作
a）設(shè)備配置與連接
帶傳感器的變送器將傳感器插入溫度源(恒溫槽或熱電偶檢定爐)中，并盡可能靠近標(biāo)準(zhǔn)溫度計。變送器校準(zhǔn)時與標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備的連接見附錄A。
b）通電預(yù)熱 預(yù)熱時間按制造廠說明書中的規(guī)定進(jìn)行，一般為15min；具有參考端溫度自動補償?shù)臑?0min。
c）校準(zhǔn)前的調(diào)整。
(調(diào)整須在委托方同意的情況下進(jìn)行)不帶傳感器的變送器可以用改變輸入信號的辦法對相應(yīng)的輸出下限值和上限值進(jìn)行調(diào)整，使其與理論的下限值和上限值相一致。
對于輸入量程可調(diào)的變送器，應(yīng)在校準(zhǔn)前根據(jù)委托者的要求將輸入規(guī)格及量程調(diào)到規(guī)定值再進(jìn)行上述調(diào)整。
帶傳感器的變送器可以在斷開傳感器的情況下對信號轉(zhuǎn)換器單獨進(jìn)行上述調(diào)整，如測量結(jié)果仍不能滿足委托者的要求時，還可以在恒溫槽或熱電偶檢定爐中重新調(diào)整。
在測量過程中不允許調(diào)整零點和量程。
注：(1)一般的變送器可以通過調(diào)整“零點”和“滿量程”來完成調(diào)整。
(2)具有現(xiàn)場總線的變送器，必須按說明書的要求通過手操器(或適配器)分別調(diào)整輸入部分及輸出部分的“零點”和“滿量程”來完成調(diào)整工作，同時應(yīng)將變送器的阻尼值調(diào)整至最小。
6.2.1.2 校準(zhǔn)
校準(zhǔn)點的選擇：校準(zhǔn)點的選擇應(yīng)按量程均勻分布，一般應(yīng)包括上限值、下限值和量程50%附近在內(nèi)不少于5個點。0.2級及以上等級的變送器應(yīng)不少于7個點。
a）帶傳感器的變送器在校準(zhǔn)時測量順序可以先從測量范圍的下限溫度開始，然后自下而上依次測量。在每個試驗點上，待溫度源內(nèi)的溫度足夠穩(wěn)定后方可進(jìn)行測量(一般不少于30min)：應(yīng)輪流對標(biāo)準(zhǔn)溫度計的示值和變送器的輸出進(jìn)行反復(fù)6次讀數(shù)。按式(1)計算測量誤差：
公式（1）
--- 變送器各被校點的測量誤差（以輸出的量表示），mA或V；
--- 變送器被校點實際輸出的平均值，mA或V；
--- 變送器的輸出量程，mA或V；
--- 變送器的輸入量程，℃；
--- 變送器輸出的理論下限值，mA或V；
--- 標(biāo)準(zhǔn)溫度計測得的平均溫度值，℃；
--- 變送器輸入范圍的下限值，℃。b）不帶傳感器的變送器在校準(zhǔn)時，應(yīng)從下限開始平穩(wěn)地輸入各被校點對應(yīng)的信號值，讀取并記錄輸出值直至上限；然后反方向平穩(wěn)改變輸入信號依次到各個被校點，讀取并記錄輸出值直至下限。如此為一次循環(huán)，須進(jìn)行三個循環(huán)的測量。在接近被校點時，輸入信號應(yīng)足夠慢，以避免過沖。
注：在對熱電偶輸入的變送器(具有參考端溫度自動補償)進(jìn)行校準(zhǔn)時，為獲得整數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)輸出值，各被校點的輸入信號應(yīng)為被校點對應(yīng)的電量值減去補償導(dǎo)線修正值。
測量誤差按式（2）計算：
---變送器被校點實際輸出，取多次測量的平均值，mA或V；
---變送器的輸出量程，mA或V；
---變送器的輸入量程，℃； 
---變送器輸出的理論下限值，mA或V； 
---變送器的輸入溫度值，即模擬熱電阻（或熱電偶）對應(yīng)的溫度值，℃； 
---變送器輸入范圍的下限值，℃；
---補償導(dǎo)線修正值，mV； 
---熱電偶特性曲線各溫度測量點和斜率，對于某一溫度測量點可視為常數(shù)，mV/℃。6.2.1.3 測量結(jié)果的處理 測量誤差可以用輸出的單位表示，也可以用溫度單位表示，或者以輸入(或輸出)的百分?jǐn)?shù)表示。 由于變送器的輸出通常都是溫度的線性函數(shù)，它們之間的折算可以按式(3)進(jìn)行：
---以輸入的溫度所表示的誤差，℃。注：DDZ系列變送器中有些產(chǎn)品的輸出是熱電偶毫伏信號(或熱電阻的電阻信號)的線性函數(shù)。此時，式(1)-式(3)中的t應(yīng)以毫伏信號(或電阻信號)代替。
6.2.2 絕緣電阻的測量
斷開變送器電源，用絕緣電阻表按表2規(guī)定的部位進(jìn)行測量，測量時應(yīng)穩(wěn)定5s后讀數(shù)。
6.2.3 絕緣強度的測量
斷開變送器電源，按表3的規(guī)定將各對接線端子依次接入耐壓試驗儀兩極上，緩慢平穩(wěn)地降至零。
注：為保護(hù)變送器試驗時不被擊穿，試驗時可使用具有報警電流設(shè)定的耐電壓試驗儀。設(shè)定值一般為5mA(特殊要求除外)。使用該儀器時，以是否報警作為判斷絕緣強度合格與否的依據(jù)。
6.3 數(shù)據(jù)處理原則
測量結(jié)果和誤差計算過程中數(shù)據(jù)處理原則：小數(shù)點后保留的位數(shù)應(yīng)以修約誤差小于變送器最大允許誤差的1/10～1/20為限(相當(dāng)于比最大允許誤差多取一位小數(shù))。
在不確定度的計算過程中，為了避免修約誤差，可以保留2-3位有效位數(shù)。但最終的擴展不確定度只能保留1-2位有效數(shù)字。測量結(jié)果是由多次測量的算術(shù)平均值給出，其末位應(yīng)與擴展不確定度的有效位數(shù)對齊。
7 校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)
校準(zhǔn)報告至少應(yīng)包括下列信息：
a）標(biāo)題，如“校準(zhǔn)證書”或“校準(zhǔn)報告”；
b）實驗室名稱和地址；
c）進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(如果不在實驗室內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn))；
d）證書或報告的惟一性標(biāo)識(如編號)，每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識；
e）送校單位的名稱和地址；
f）被校對象的描述和明確標(biāo)識；
g）進(jìn)行校準(zhǔn)的日期，如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時，應(yīng)說明被校對象的接收日期；
h）如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時，應(yīng)對抽樣程序進(jìn)行說明；
i）對校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識，包括名稱及代號；
j）本次校準(zhǔn)所用測量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明；
k）校準(zhǔn)環(huán)境的描述；
l）校準(zhǔn)結(jié)果及其測量不確定度的說明；
m）校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識，以及簽發(fā)日期；
n）校準(zhǔn)結(jié)果僅對被校對象有效的聲明；
o）未經(jīng)實驗室書面批準(zhǔn)，不得部分復(fù)制證書或報告的聲明。
其中：
“本次校準(zhǔn)所用測量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明”中應(yīng)包括標(biāo)準(zhǔn)器的名稱、型號規(guī)格、測量范圍及不確定度(或準(zhǔn)確度等級、最大允差)、有效日期等說明。
“校準(zhǔn)環(huán)境的描述”中應(yīng)包括環(huán)境溫度、相對濕度和供電的狀況；帶傳感器的變送器還應(yīng)說明校準(zhǔn)時保護(hù)套管的拆卸狀態(tài)及升降溫試驗的說明。
“校準(zhǔn)結(jié)果及其測量不確定度的說明”中應(yīng)給出每個被校點溫度對應(yīng)的輸出平均值或換算成溫度值(也可以用相應(yīng)的誤差形式出現(xiàn))，以及相應(yīng)的擴展不確定度和包含因子。如同一臺變送器各被校點的擴展不確定度相差不大時，可以取最大的代替。
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