PDF《利用干井炉校准获得最佳性能时的常见问题》

2 所谓的 2σ 稳定度,是数据组标准偏差的两倍: 2σ稳定度= ±(2*标准偏离) 2σ方法被认为可以更准确地描述稳定性,因为通常的温度起伏服从正态概率分布.其结果对温度观 察周期的依赖性更小. 由于参考温度和UUT值的测量之间存在时间差,因此稳定度就是一个关键参数.可以通过获得尽可 能高的稳定度来减少由此产生的不确定度.减少参考和UUT测量之间的时间差也会有帮助. 图3 两种确定稳定度的方法如图所示.2σ方法的置信度为95% 温度均匀性 为了使温度区内不同位置的传感器具有相同的温度,温度区内的温度在轴向和径向应该是均匀的或 一致的. 所有干井式校准器都有一定程度的温度不均匀或不一致性.被插入到不同井中进行比对的不同温度 计及不同类型的温度计感受到的温度会稍有不同.由井的长度产生的温度差异称为轴向梯度;

不同 井之间的温度差异称为径向梯度.可以对梯度进行测定,并画出其曲线.根据这些曲线可以估算出 不确定度,并计入总不确定度. 轴向均匀性 干井式校准器顶端和底部散热速率与中心不同.这将产生延井的轴向温度梯度.干井式校准器的设 计对梯度进行了补偿,其方法是热量分布延温区方向而不同.这些技术还不算完美.延井深方向仍 然存在径向梯度.温度计的感温区深度不尽相同,或者与相比对的温度计有不同的敏感元件长度. 例如,PRT传感器的长度可能不同,或者在护管内的位置也有差异,因此所感测的就是温度区内不 同轴向位置的温度.比对不同类型的传感器(例如将敏感元件长度短的电热偶或热敏电阻与长敏感 元件的标准铂电阻参考温度计-SPRT相比对)就会产生明显的轴向位置差异,因此这种比对就非常 容易受到轴向梯度的影响. 可以对轴向梯度进行测量,来评估它对总不确定度的影响.有两个温度计的温度读出装置是十分理 想的.其中一个温度计可以为典型的参考标准,例如二级参考标准或PRT.但是梯度温度计需要有 特殊的特性.需要具有较短敏感元件的温度计――建议敏感元件长度为5mm或更短.直径也应尽可 能小――小于6mm.同时应对梯度温度计进行测试以验证其具有相对较低的散热效应.用于设计的 传感器可以是PRT、热敏电阻或贵金属热电偶,它应具有足够的温度范围能够覆盖干井的温度范围. 由于廉金属热偶的同质性不好,因此廉金属热电偶不适合这样的测量.建议在实际应用中采用PRT 而不是贵金属热电偶.温度计的稳定度不是特别关键,只要在测量期间足够稳定,可以进行准确的 温度差异测量即可[1]. 测量可以在任何温度下进行,但是当干井式校准器的温度与环境差别过大时,温度偏差通常会增加. 对干井式校准器在其全部温度范围内进行评估是有益的,通常要在低温、中温和高温下进行测量. 从井内最深处(0 mm)开始测量然后以最小20mm的增量逐渐抽出梯度温度计.每次测量必须留出 井内重新建立温度平衡和稳定的时间.覆盖的深度范围应当包含将在校准器内校准的温度计的感温 长度涵盖的的范围.一些SPRT和二级参考温度计的敏感元件长度可能为40~60 mm.通常的测量点 可能包括0mm(井的底部)、20mm、40mm和60mm,然后返回0mm以确认井没有漂移.当梯度温 度计在井内上下移动时,参考温度计始终在另一个井的底部.两个温度读数的差异即提供了所需的 梯度数据,该数据不受干井控制传感器和控制器件不稳定的影响. 图4 参考探头和梯度探头的测量刻度在左侧;