双金属温度计校准规范

JJF1908—20211双金属温度计校准规范1范围本规范适用于测量范围在(-80~500)℃内的双金属温度计的校准。2引用文件本规范引用了下列文件:JB/T8803—2015双金属温度计凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3术语JB/T8803—2015界定的及以下术语和定义适用于本规范。3.1可调角双金属温度计adjustable-anglebimetallicthermometer可以调整指示装置与检测元件轴线之间角度(0°~90°)的双金属温度计。[来源:JB/T8803—2015,3.1]3.2电接点双金属温度计electricalswitchbimetallicthermometer一种带电气接触装置的双金属温度计。[来源:JB/T8803—2015,3.2]4概述双金属温度计是一种适合中、低温测量的温度仪表,它用膨胀系数不同的两种纯金属片或合金片牢固结合在一起组成感温元件,一般绕制成螺旋形,其一端固定,另一端(自由端)装有指针。当温度变化时,感温元件曲率发生变化,自由端旋转,带动指针在度盘上指示出温度数值。双金属温度计感温元件的外部装有保护套管,且标度盘呈圆形,其典型结构如图1所示。图1双金属温度计典型结构示意图JJF1908—20212双金属温度计按主要功能分为普通指示型和电接点型;按指示装置与感温元件的连接位置分为角型(轴向型)、直型(径向型)和可调角型,各结构示意图分别见图2、图3和图4。图2角型(轴向型)双金属温度计图3直型(径向型)双金属温度计图4可调角型双金属温度计5计量特性5.1示值误差双金属温度计的最大允许误差由准确度等级和量程决定,应符合表1的规定。表1双金属温度计的最大允许误差准确度等级1.01.52.02.54.0最大允许误差±1.0%FS±1.5%FS±2.0%FS±2.5%FS±4.0%FS注:FS—双金属温度计的量程,℃。5.2角度调整误差可调角双金属温度计因角度调整引起的示值变化应不超过其量程的1.0%。5.3设定点误差电接点双金属温度计的设定点误差应不超过最大允许误差的1.5倍。5.4切换差电接点双金属温度计的切换差应不大于最大允许误差绝对值的1.5倍。5.5绝缘电阻在环境温度为(15~35)℃,相对湿度≤85%的条件下,电接点双金属温度计的输出端子与接地端子(或外壳)之间及各输出端子之间的绝缘电阻应不小于表2的规定值。JJF1908—20213表2绝缘电阻要求额定电压直流试验电压V绝缘电阻MΩ24VDC1007220VAC50020注:以上所有指标不用于合格性判定,仅供参考。6校准条件6.1环境条件温度:(15~35)℃,相对湿度≤85%;环境条件应同时满足标准设备使用的相关要求。6.2标准器及配套设备校准所需的标准器及配套设备可以从表3中参考选择。选用的原则为:校准时由标准器及配套设备引入的扩展不确U标)配能小,以满足校准工作的要求。序号设备名称技术要求备注1标准水银温度计测量范围:(-60~300)℃也可用扩展不确定度满足要求的其他测量标准2标准铂电阻温度计二等及以上,测量范围:(-196~660.323)℃3电测设备准确度等级不低于0.02级,分辨力不低于1mΩ套电测仪表4恒温槽温度范围℃温度均匀性℃温度波动性℃/10min也可使用满足要求的其他恒温设备工作区域水平温差工作区域最大温差-80~00.150.300.100~950.050.100.1095~3000.100.200.10300~5000.200.400.505绝缘电阻表额定电压为100V或500V,10级 7校准项目和校准方法7.1校准、检查项目a)检查项目:外观、绝缘电阻;JJF1908—20214b)校准项目:示值误差、角度调整误差、设定点误差、切换差。注:1根据被校双金属温度计的功能和客户要求选择校准、检查项目。2角度调整误差适用于可调角双金属温度计的校准。3绝缘电阻、设定点误差和切换差适用于电接点双金属温度计的检查和校准。7.2校准方法7.2.1外观检查目测检查,双金属温度计应符合以下要求:a)标度盘上的刻度、数字和其他标识应完整、准确,不得有妨碍读数的缺陷或损伤;各部件装配牢固可靠,不应影响正常使用。b)电接点双金属温度计应在标度盘或外壳上标明接点额定功率、接点最高工作电压(交流或直流)、最大工作电流和接地端子标志“”。7.2.2绝缘电阻检查用满足要求的绝缘电阻表,分别测量电接点双金属温度计的输出端子之间、输出端子与接地端子(或外壳)之间的绝缘电阻,应满足表2的要求。7.2.3示值误差的校准7.2.3.1校准点的选择双金属温度计的校准点一般不应少于3个,应均匀分布在整个测量范围上,且包括上限和下限温度点。带有负温区的双金属温度计,校准点还应包括0℃。也可根据用户需要选择校准点。7.2.3.2校准方法双金属温度计示值误差校准时,在正、反两个行程分别向上限或下限方向进行,一般先按照校准点的下限、中间和上限温度点的顺序逐点进行,再进行反行程的校准。测量范围的上限、下限温度点只进行正行程或反行程的单行程校准。可调角双金属温度计示值误差的校准应在轴向位置上完成。电接点双金属温度计进行示值误差校准时,应将其上限、下限接点设定指针分别置于上、下限刻度线以外的位置。正行程校准时,将标准温度计和被校双金属温度计按规定的浸没深度插入恒温槽内,待示值稳定后开始读数,分别记下标准温度计和被校双金属温度计的示值。读数时,恒温槽偏离校准点温度不得超过±0.5℃(以标准温度计为准)。在读取被校双金属温度计示值时,视线应垂直于标度盘,并估读到分度值的1/10。读数过程中,恒温槽温度变化应符合表3规定的温度波动性的要求。用同样的方法,进行反行程示值误差的校准。分别记下反行程校准中标准温度计和被校双金属温度计的示值。7.2.4角度调整误差的校准在室温下进行角度调整误差的校准。可调角双金属温度计从轴向(或径向)位置调整到径向(或轴向)位置,记录该过程中温度计示值的最大变化量,即为角度调整误差。57.2.5设定点误差的校准可在一个设定点上进行电接点双金属温度计设定点误差的校准,该设定点应在测量范围50%附近的长刻度线上。也可根据用户的需要进行选择。将标准温度计和被校双金属温度计插入恒温槽内,并将被校双金属温度计的接点端子与通断测量装置正确连接。将恒温槽控温至设定点附近,待标准温度计和被校双金属温度计示值稳定后,以不大于0.6℃/min的速率改变恒温槽温度,使接点产生接通或断开的切换动作。在动作瞬间,记录标准温度计的示值,即为接点在正行程中的上切换值或在反行程中的下切换值。7.2.6切换差的校准电接点双金属温度计切换差的校准与设定点误差的校准同时进行。在同一设定点上,上切换值与下切换值之差的绝对值即为切换差。7.3数据处理7.3.1示值误差的计算按公式(1)分别计算双金属温度计在各校准点上的正、反行程中的示值误差。式中:Δt=t-t0(1)Δt—各校准点上,被校双金属温度计正、反行程中的示值误差,℃;t—各校准点上,被校双金属温度计正、反行程中的示值,℃;t0———各校准点上,恒温槽的实际温度,℃。若以标准水银温度计为标准器,则t=tt=ts+A(2)ts———各校准点上,标准水银温度计的示值,℃;A———各校准点上,标准水银温度计的修正值,℃。若以标准铂电阻温度计为标准器,则t=t1+(3)式中:Wt1—温度t1时标准铂电阻温度计的电阻比;(dWt/dt)t1———温度t1时标准铂电阻温度计的电阻比变化率,℃-1;Wt0—温度t0时标准铂电阻温度计的电阻比Rt0/Rtp。其中:Rt0—温度t0时标准铂电阻温度计的电阻值,Ω;Rt———标准铂电阻温度计水三相点的电阻值,Ω。p7.3.2设定点误差Δt=tΔt=t-t(4)JJF1908—20216Δtsd———电接点双金属温度计的设定温度值,℃;tsd———电接点双金属温度计的设定点误差,℃;tm———电接点双金属温度计的切换中值,℃。式中:tm=(tsq+txq)/2(5)tsq———电接点双金属温度计的上切换值,℃;txq———电接点双金属温度计的下切换值,℃。8校准结果表达校准结果应在校准证书上反映。校准证书应至少包括以下信息:a)标题“校准证书”;b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书的唯一性标识(如编号),页码及总页数的标识;e)客户名称和地址;f)被校对象的描述和明确标识;g)校准日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时,应说明被校对象的接收h)如果与校准结果的有效性和应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;i)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;k)校准环境的描述;l)校准结果及其测量不确定度的说明;m)对校准规范的偏离的说明;n)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识;o)校准结果仅对被校对象有效的声明;p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。其中,“本次校准所用的测量标准的溯源性及有效说明”中应包括标准器的名称、型号规格、测量范围及不确定度(或准确度等级、最大允许误差)、有效日期等说明。“校准结果及其测量不确定度的说明”中应给出每个被校点对应的测量结果以及相应的扩展不确定度和包含因子,如各被校点的扩展不确定度相差不大,可以取最大的代替。9复校时间间隔由于复校时间间隔由双金属温度计的使用情况、本身质量等诸多因素决定,因此,送校单位可根据实际情况自主决定复校时间间隔。建议双金属温度计的复校时间间隔为1年。JJF1908—20217附录A校准记录参考格式测量标准信息仪器名称规格型号出厂编号不确定度/准确度等级/最大允许误差溯源证书号溯源机构有效日期校准依据:校准地点:证书编号:出厂编号:测量范围:规格型号:分度值:准确度等级:生产单位:环境温度:℃送检单位:环境相对湿度:%外观检查:绝缘电阻检查:MΩ示值误差的校准:校准点℃标准器示值℃/Ω被校示值℃示值误差℃U(k=2)℃正行程反行程正行程反行程正行程反行程角度调整误差的校准:轴向位置示值:℃;最大偏差位置示值:℃;角度调整误差(轴向调整至径向)℃设定点误差的校准:设定点温度℃上切换值℃/Ω下切换值℃/Ω设定点误差℃切换差℃测得值U(k=2)测得值U(k=2)校准员:核验员:校准日期:8附录B校准证书结果内页参考格式校准结果B.1外观检查:B.2绝缘电阻:B.3角度调整误差(轴向调整至径向):B.4示值误差校准点℃示值误差℃U(k=2)℃正行程反行程B.5设定点误差和切换差设定点温度℃设定点误差℃切换差℃测得值U(k=2)测得值U(k=2)以下空白JJF1908—20219附录C双金属温度计示值误差不确定度评定示例C.1校准方法概述被校准双金属温度计的测量范围为(0~300)℃,准确度等级为1.5级,分度值为5.0℃。依据本规范中示值误差的方法,将标准水银温度计和被校双金属温度计同时置于恒温槽中,采用比较法进行校准。以300℃校准点为例进行不确定度分析。C.2测量模型式中:Δt=t-(ts+A)(C.1)Δt———双金属温度计在300℃的示值误差,℃;ts———标准水银温度计的示值,℃;C.3灵敏系数C.4标准不确定度评定C.4.1输入量t引入的标准不确定度C.4.1.1被校双金属温度计的示值估读引入的标准不确定度u1(t)由于双金属温度计的示值估读到其分度值的1/10,即为0.5℃,区间半宽为0.25℃,按均匀分布处理,包含因子k=3,则C.4.1.2被校双金属温度计1量(t.的.度u2(t)对三支测量范围为(0~300)℃、分度值为5.0℃的双金属温度计在300℃温度点进行10次重复性测量(均在正行程上进行),得到三组示值误差数据,然后分别对每组计算实验标准偏差分别为:合并样本标准偏差为s=0.12℃,s2=0.10℃,s3=0.10℃C.4.2输入量ts引入的标准不确定度C.4.2.1恒温槽温度波动性引入的标准不确定度u1(ts)JJF1908—202110300℃时恒温槽的温度波动性不超过0.10℃/10min,区间半宽为0.05℃,按均匀分布处理,包含因子k=3,则300℃时恒温槽的温度均匀性不超过0.20℃,区间半宽为0.10℃,按均匀分布处理,包含因子k=3,则(ts)标准水银温度计示值应估读到分度值的1/10,即0.01℃,区间半宽为0.005℃,按均匀分布处理,包含因子k=3,则.。005℃/3=0.003℃C.4.3输入量A引入的标准不确定度C.4.3.1标准水银温度计修正值引入的标准不确定度u1(A)由标准水银温度计的不确定度分析报告可知,300℃时标准水银温度计示值修正值的扩展不确定度为U=0.06℃(k=2),则u1(A)=0.06℃/2=0.03℃C.4.3.2标准水银温度计在周期内不作零位修正引入的标准不确定度u2(A)标准水银温度计在周期内不作零位修正所引入的误差不超过0.06℃,按均匀分布处理,包含因子k=3,则u2(A)=0.06℃/3=0.04℃C.5合成标准不确定度标准不确定度汇总见表C.1。C.1标准不确定度汇总表输入量不确定度来源标准不确定度符号标准不确定度/℃灵敏系数t被校双金属温度计示值估读u1(t)0.151被校双金属温度计测量重复性u2(t)0.11ts恒温槽温度波动性u1(ts)0.03-1恒温槽温度均匀性u2(ts)0.06A标准水银温度计修正值u1(A)0.03-1标准水银温度计在周期内不作零位修正u2(A)0.04以上各项标准不确定度互不相关,则合成标准不确定度为:uc=c12[u(t)+u(t)]+c22[u(ts)+u(ts)]+c32[u(A)+u(A)]=0.21℃JJF1908—202111C.6扩展不确定度取包含因子k=2,则扩展不=u:c=0.5℃附录D电接点双金属温度计设定点误差不确定度评定示例D.1校准方法概述被校电接点双金属温度计的测量范围为(0~150)℃,准确度等级为1.5级,分度值为2.0℃。依据本规范中设定点误差的校准方法,将标准铂电阻温度计和被校电接点双金属温度计置于恒温槽内,采用比较法进行校准。以100℃校准点为例进行不确定度分析。D.2测量模型-t(D.1)Δtsd———电接点双金属温度计的设定点误差,℃;tm———电接点双金属温度计的切换中值,℃;tsd———电接点双金属温度计的设定温度值,℃。D.3灵敏系数D.4标准不确定度评定D.4.1输入量tm引入的标准不确定度D.4.1.1被校电接点双金属温度计测量重复性引入的标准不确定度u1(tm)在重复性条件下对设定点误差进行10次测量,计算切换中值分别为(单位为℃):99.65、99.78、99.72、99.56、99.57、99.61、99.59、99.63、99.76、99.68,平均值为99.66℃,单次测量的实验标准偏差为:s=0.08℃。平时校准测量一次,则D.4.1.2由标准铂电阻温度计的1)s.准不确定度u2(tm)标准铂电阻温度计在检定周期内的稳定性,100℃时不超过0.014℃,按均匀分布处理,包含因子k=3,则D.4.1.3标准