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热电偶试验系统误差的纠正方法摘要：工业生产中对温度的控制非常普遍，利用热电偶的电子元件制成电测温度仪表是一种常用的方法。
热电偶温度计能直接测量温度，并把温度信号转换成电信号，通过电气仪表将被测物体温度转换为指针信号或数字信号。
因生产发展的需要，有些领域需要用到极低温度（低于-40℃）或者极高温度（超过800℃），这些温度范围都让普通温度计望尘莫及。
而且有的工业领域对温控系统的精准度也有一定的要求，甚至要精确到小数点后几位。
随着材料科学的发展，热电偶温度计具有精度高（可达10-3℃）、可测范围广（从-180℃到+2000℃）等优点，这是酒精或水银温度计不具备的。
因此，热电偶广泛应用于工业电测温控系统中，对于这类基于热电偶的测量仪表，标定热电偶热电势随温度的变化特性关系非常必要。
但是在实际标定测量中，不可避免地会产生误差，因此适当的误差分析方法在电测与仪表的设计中非常重要。
关键词：热电偶；试验系统误差；纠正方法；引言热电偶作为一般的热电传感器，已经广泛应用于温度测量。
热电偶的主要工作机制是将温度变化转换为电势变化，以测量的热电效应为基础。
在实际工作中，热电偶具有结构简单、制造方便、测量方便等优点，因此该方法已成为计量检定的重要组成部分。
但是，由于热电偶本身的特性和操作过程中的潜在危险，热电偶测量可能存在直接影响结果输出和适用性确定的错误。
因此，对热电偶测量结果影响因素的研究有助于进一步研究热电偶测量误差的原因，有助于检查和纠正可能的原因，有助于改善整个测量过程，提高工作效率，提高测量水平和精度。
一、热电偶与温差电效应热电偶的测温原理来自于塞贝克效应。
1821年，Seebeck发现：将两种不同成分的金属导体连接在一起，形成闭合电路，如果两端有温度差，电路中会产生电流，这种效应称为塞贝克效应。
该电流与温度有关，相应产生的电势差后来就成为热电势。
热电势的大小与温度差有关。
随着材料科学的不断发展，利用塞贝克效应，在某温度下通过电压表读出相应的热电势，相当于把测量的温度转换成电压值记录下来，然后通过标定出热电偶热电势与温度的关系，就知道需要表征的温度。
技术创新传感器与仪器仪表您的论文得到两院院士关注１引言热电偶、热电阻作为温度传感器从１９世纪发展至今已被广泛应用于石油、化工、水利、航天、电力、核电等众多行业领域。
高效、准确、可靠已经越来越成为热电偶、热电阻检定工作的发展趋势和需要。
由于传统的检定系统采用静态标定形式，控温及数据采集处理均需要人工参与完成，存在着标定时间长，劳动强度高、计算重复繁琐、效率低、容易出错等缺点。
因而，当前热电偶、热电阻的检定工作基本上都采用了自动检定系统，整个检定过程基本上不需要人工干预。
根据检定规程，目前的自动检定系统普遍采用了高温检定炉和油槽作为热电偶、热电阻进行检定的恒温设备，但这两种设备体积较大，具有较大的热惯性，因此对控温要求精度较高，一旦超调，温度很难降下来，特别是油槽的降温速率非常慢。
所以，自动检定系统从升温、恒温、再到完成数据采集处理完成一个检定点的时间至少在半个小时以上，而且为了节约时间，总是选择从低温点到高温点进行检定。
干体炉具有控温精度高、体积小，热惯性小的特点，温升、温降的速率较快，从升温到恒温到数据采集处理时间非常短，而且高档的干体炉带制冷功能，降温非常快，因此采用干体炉作为恒温设备非常方便和快捷。
当前能够同时完成对热电偶、热电阻检定的检定系统还很少见，即使有功能也较为简单，不能满足实际的各种不同型号热电偶、热电阻混合检定的需求。
１笔者从温度计量的实际出发，研制开发出一种基于ＡＭＥ－ＴＥＫ的ＪＯＦＲＡＡＴＣ系列干体炉的热电偶、热电阻自动检定系统，高精度硬件的组成和强大的软件配合保证了检测结果的准确性。
利用该系统进行检定，只要装好炉，接好线，在软件中设定有关参数后，系统根据要求自动实现升温、恒温、检定误差计算、数据存储等工作，是各计量部门、科研单位及相关行业内生产企业实现计量检定和产品检验自动化的理想设备。
２系统组成及工作原理２．１系统硬件组成热电偶、热电阻自动检定系统的硬件主要由三大模块组成，如图１所示。
数字温度指示调节仪校准程序1.目的此文件的目的是为数字温度指示调节仪而建立的标准程序。
2.范围2.1本程序适用于数字温度指示调节仪的校准2.2校准量程：热电偶：（-200~1600）℃，热电阻：（-200~800）℃3.引用标准JJG617-1996 数字温度指示调节仪检定规程4.环境条件温度：（20±5）℃。
湿度：（45~75）%RH5.参考标准/标准物质6.校准周期温度指示调节仪的检定周期一般不超过 1 年。
7.注意事项7.1校准前温度校验仪和被校温度指示调节仪应放置在同一处等温。
7.2校准前确认被校温度指示调节仪的电源，并使用正确的电源。
7.3校准输入信号为热电偶的连接导线应采用对应分度号的温度补偿导线；校准输入信号为热电阻的连接导线应采用铜导线。
8校准程序8.1外观及功能性检查8.1.1仪表的外形结构应完好。
仪表的名称、型号、规格、测量范围、分度号、制造厂名或商标、出厂编号、制造年月等均应有明确的标记，并将所需的仪表信息记录于校准原始记录表内。
8.1.2仪表外露部件(端钮、面板、开关等）不应松动、破损；数字指示面板不应有影响读数的缺陷。
8.1.3仪表倾斜时内部不应有零件松动的响声。
各开关、旋钮在规定的状态时，应具有相应的功能和一定的调节范围。
8.1.4仪表显示值应清晰、无叠字、亮度应均匀，不应有不亮、缺笔画等现象。
8.2基本误差校准8.2.1热电偶仪表校准：1、把对应分度号的热电偶线（补偿导线）接到对应的热电偶小插头上，然后把小插头插到校准仪的“TC 输入/输出”插孔上，导线的另一端连接到被检仪表的输入端子（如图一所示）。
2、按“SOURCE/MEASURE”键选择输出（SOURCE）模式。
3、按“TC”键选择TC 显示屏幕，继续按这个键来选择需要的热电偶类型(K，J，T等)。
4、按“◄”或“►”选择不同的数位作修改，按“▲”或“▼” 选择所需要的温度。
5、校准点不应少于5 点，一般应选择包括上、下限在内的，原则上均匀的整十或整百摄氏度点。
一种热电偶测量仪表的校准方法热电偶测量仪表是一种测量温度的常用仪器，通过利用两个不同金属的连接处产生的热电势来测量温度变化。
为了保证测量准确性，需要对热电偶测量仪表进行校准。
以下是一种常见的热电偶测量仪表的校准方法。
第一步是准备工作。
首先需要确定所使用的校准试验装置，一般为电源和温度控制器。
其次，在进行校准前需要将热电偶测量仪表预热至室温，并检查热电偶的线路是否存在接触不良或电缆损坏等情况。
第二步是调整校准系统。
通过对电源的调节，使得系统输出的电压符合事先设置的标准值，同时通过调节温度控制器实现对温度的精确控制。
此时需要注意控制器的设置范围，以免超出热电偶温度范围或超过校准系统的温度范围。
第三步是进行校准。
首先将热电偶置于校准系统内，然后通过比较热电偶的实际输出电压和标准值的差异来进行校准。
校准时需要反复测量，以获得可靠的平均值。
为了减小误差，应该在校准时尽量减少外界干扰，例如关闭其他设备的电源和电脑等。
第四步是记录校准结果。
在进行校准时，需要记录下每次测量的数值，并计算出均值和标准差等数据。
校准完成后应该做好记录和保存工作，方便日后的比对和查验。
第五步是判断校准结果。
在进行校准之后，需要对测量仪器的误差大小进行判断，以确定是否需要进行进一步的修正。
当误差小于规定的范围时，即可认为校准有效，否则需要进行调整和重复校准。
总之，在进行热电偶测量仪表的校准时，需要注意以下几点：准备工作、调整校准系统、进行校准、记录校准结果和判断校准结果。
通过正确的校准方法，可以保证热电偶测量仪表的准确性和可靠性，为工作和实验提供准确的温度数据。
数据分析是数据挖掘过程的一个重要环节，通过对数据进行组织、统计和分析，可以得出有意义的结论。
在数据分析中，一般会列出相关数据，然后进行深入探讨和分析。
下面是一个例子，列出相关数据并进行分析。
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热电偶、热电阻自动检定系统产品名称：热电偶、热电阻自动检定系统热电偶热电阻自动检定系统主要用于工作用热电偶、工业热电阻、玻璃液体温度计、双金属温度计、压力式温度计等温度传感器的自动检定/校准。
系统由计算机控制多通道低电势扫描器、数字万用表、热电偶检定炉、恒温油（水）槽等设备，实现热电偶、热电阻检定/校准的控温、数据采集、数据处理、报表生成与打印、以及数据存储的完全自动化。
系统功能与技术指标完全符合JJF1098-2003《热电偶、热电阻自动测量系统校准规范》要求。
一、检定项目自动检定S、R、B、K、N、J、E、T、EA-2、短型S、短型R等分度号工作热电偶。
自动检定Pt10、Pt100、Cu50、Cu100、Pt-X、Cu-X热电阻，包括两线制、三线制和四线制热电阻。
自动检定玻璃液体温度计、双金属温度计、压力式温度计等，自动进行数据处理，生成记录表格二、系统技术指标多通道扫描开关寄生电势：≤0.2μＶ通道间数据采集差值：≤1μＶ 2mΩ测量重复性：≤1.5μＶ 6mΩ热电偶检定炉恒温性能：恒温≤0.5℃/6min 测量≤0.1℃/min恒温油、水槽恒温性能：恒温≤0.04℃/10min 测量≤0.02℃/min热电偶参考端补偿范围： 0℃-50℃分辨率0.1℃五、系统软硬件特点◆检定装置软、硬件操作自动化设计：系统除捆扎、装炉(槽)、接线、参数设定外，其它工作（如查线、控温、检定、数据保存等）均由系统自动完成。
◆标准化、模块化的设计：该装置能兼容您已有设备如油（水）槽、检定炉、数字多用表、计算机等，组成先进可靠、自动化程度高的自动化检定系统，可同时检定热电偶和热电阻及其它膨胀式温度计。
热电阻检定统一接线，自动进行线制（二、三、四）转换。
专用半导体零度恒温器提供方便、稳定、可靠的冷端补偿能力，使热电偶检定稳定性和检定效率大大提高。
◆优化的热电阻测量方法；多通道扫描器内含四线制换向开关，通过特有的正、反向测量切换功能，有效消除测量回路中的寄生电势对测量结果的影响。
本期其他学习：热电阻热电偶检定（参考国家质量技术监督局发布的检定规程）1工作用廉金属热电偶检定1.1规程使用条件：适用于长度不小于750mm的新制造和使用中的分度号为K的镍铬-镍硅热电偶、分度号为N的镍铬硅-镍硅热电偶、分度号为E的镍铬、铜镍热电偶、分度号为J 的铁-铜镍热电偶（以下分别简称K、N、E、J型热电偶）在-40~1300℃范围内的检定。
此次试验检定的是使用中的E型热电偶；1.2技术要求1.2.1不同等级热电偶在规定温度范围内，其允差应符合表2规定；表21.2.2热电偶外观满足要求：新制热电偶的电极应平直、无裂痕、直径应均匀；使用中的热电偶电极不应有严重的腐蚀和明显缩径等缺陷；热电偶测量端的焊接要牢固、呈球状，表面应光滑、无气孔、无夹渣。
1.3检定条件1.3.1标准器1等、2等标准铂铑10-铂热电偶各一支；测量范围为：（-30~300）℃的2等标准水银温度计一组，也可选用2等标准铂电阻温度计；1.3.2仪器设备低电势直流电位差计一套，准确度不低于0.02级、最小步进值不大于1µV，或具有同等准确度的其他设备；多点转换开关，寄生电势不大于1µV；参考端恒温器，恒温器内温度为（0±0.1）℃；油恒温槽，在有效工作区域内温差小于0.2℃；管式炉，其长度为600mm，加热管内径约为40mm；（管式炉常用最高温度为1200℃，最高均匀温场中心与炉子几何中心沿轴线上偏离不大于10mm；在均匀温场长度不小于60mm，半径为14mm范围内，任意两点间温差不大于1℃；为保证管式炉温场符合检定要求，可在炉中心置一耐高温恒温快；均匀温场测试方法在检定规程附录中有详细说明；允许使用符合上述要求的其他检定设备）控温设备，应符合检定要求；热电偶测量端焊接设备；钢卷尺、游标卡尺；读数望远镜或3~5倍放大镜；1.3.3电测设备环境条件应符合使用要求1.4检定项目和检定方法1.4.1热电偶的几何尺寸与外观，用钢卷尺、游标卡尺和目力检查，应符合要求；1.4.2经外观检查合格的新制热电偶，在检定示值前，应在最高检定点温度下，退火2h后，随炉冷却至250℃以下，使用中的热电偶不退火；1.4.3热电偶的示值检定点温度，按热电偶丝材及电极直径粗细决定1.4.4300℃以下点的检定，在油恒温槽中，与2等标准水银温度计进行比较，检定时油槽温度变化不超过±0.1℃；1.4.5将热电偶的两电极分别套上高铝绝缘瓷珠，约500mm左右，尾部穿塑料套管，并在尾端露出20mm左右，以链接参考端引线；1.4.6热电偶参考端的引线，应使用铜材质的铜导线进行连接，接触要良好。
标准文件Objective2、范围Scope：适用于本公司使用的热电阻校准。
3、职责Responsibilities：3.1 工程项目部负责制定本规程，工程项目部经理、QA负责监督本规程的实施，技术监督局、委托有相关资质单位或经培训合格的计量人员对本规程的实施负责。
4、定义Definition：4.1热电阻——由一个或多个感温电阻元件组成的，带引线、保护管和接线端子的测温仪器。
5、程序Procedures：5.1技术要求5.1.1外观5.1.1.1各部分装配正确、可靠、无缺件，外表涂层应牢固，保护管应完整无损，不得有凹痕、划痕及显著锈蚀；5.1.1.2 感温元件不得破裂，不得有显著的弯曲现象；5.1.1.3根据测量电路的需要，热电阻可以有两、三或四线制的接线方式，其中A级和AA 级的热电阻必须是三线制或四线制的接线元件。
5.1.1.4热电阻应有铭牌，铭牌上各标志(如：产品名称、型号、分度号、规格等）应完整、清晰。
5.1.2常温绝缘电阻热电阻处在温度15℃～35℃，相对湿度≤80％RH的环境时，绝缘电阻应不小于100MΩ。
5.1.3热电阻实际电阻值对分度号标称电阻值以温度表示的允差E i见表1。
表1注：表1中|t|是以摄氏度表示的温度的绝对值。
5.1.4电阻温度系数α与标称值的偏差应符合表2的Δα的规定。
表25.2 校准条件5.2.1校准设备5.2.1.1 二等标准铂热电阻温度计；5.2.1.2成套工作的0.02级测量电桥，电桥的最小量程应不大于1×10-4Ω；5.2.1.3油浴炉（油恒温槽）；5.2.1.4 100V绝缘电阻表；5.2.1.5.万用表。
5.2.2 环境条件5.2.2.1 环境温度：15℃～35℃。
电测设备应符合相应的环境要求；5.2.2.2相对湿度：≤80％RH。
5.3 校准项目和校准方法5.3.1外观检查按5.1.1的要求用手动方法和目力观察。
5.3.2常温绝缘电阻的测量测量时应将热电阻的各接线端子短路，并接到绝缘电阻表的一个接线端，绝缘电阻表另一接线端应与热电阻的保护管连接，测量感温元件与保护管之间的绝缘电阻；有2个感温元件的热电阻，还应将两热电阻的各接线端分别短路，并接到绝缘电阻表的两个接线端，测量感温元件之间的绝缘电阻。
热电阻校验规程1.0目的本作业指导书编制的目的是为了规范热电阻调试人员的工作过程，减小人为误差。
2.0范围适用于长度不小于600mm的新制造和使用中的热电阻在0~150℃范围内的检定。
3.0校验时所需标准仪器及设备序号设备名称量程、规格精度等级用途数量1 全自动温度校验系统ATC-650B0-650℃0.05热电阻12 二等标准铂电阻温度计一只0.05 13 计算机 14 交流稳压电源 1 4.0职责整个检定过程应配置有热电阻检定资格的检定员2-4人。
5.0校验方法5.1技术要求5.1.1 热电阻的名义成分应满足《表面铂热电阻检定规程》的规定。
5.1.2 不同等级热电阻在规定范围内，其允差应不超过其准确度等级的要求。
5.1.3 热电阻的外观应满足下列要求：1. 各部分装配应正确,可靠,无缺损,无折痕。
2. 不得断路或短路。
3. 引出线安装牢固不得松动。
4. 应有产品编号。
5.2检定条件5.2.1 标准器5.2.1.1 二等标准铂电阻温度计一支。
5.2.2 仪器设备5.2.2.1 全自动温度校验系统一套。
5.2.2.2 PC机一台,内装全自动温度校验软件。
5.2.2.3 交流稳压电源一台。
5.2.3 温控设备，应满足检定要求。
5.2.4 电测设备环境条件应符合使用要求。
5.3检定项目和检定方法5.3.1 外观检查用万用表检查表面铂热电阻有无断路或短路，其他装备用目力检查。
5.3.2 绝缘热电阻的测量表面铂热电阻的绝缘电阻值用兆欧表进行测量。
测量前将被测热电阻放在一金属板上，用硅橡胶或其它弹性材料压紧。
测量时将热电阻引出线短路接至兆欧表一个接线柱上，兆欧表另一接线端接至金属板上。
5.3.3 R0 ，R100的检定5.3.3.1 R0的检定在盛有冰水混合物的冰点器内放入冰点杯，将表面铂热电阻紧贴至杯面底部，注意接触良好，在热电阻和杯底间不应有空气层存在。
将热电阻引线牢固地接至自动温度校验系统。
启动电脑程序自动检定。
计量标准技术报告计量标准名称热电阻热电偶自动测量系统校准装置计量标准负责人建标单位名称填写日期2021目录一、建立计量标准的目的………………………………………………………………… ( 3 )二、计量标准的工作原理及其组成………………………………………………………( 3 )三、计量标准器及主要配套设备…………………………………………………………( 4 )四、计量标准的主要技术指标……………………………………………………………( 5 )五、环境条件………………………………………………………………………………( 5 )六、计量标准的量值溯源和传递框图……………………………………………………( 6 )七、计量标准的稳定性考核………………………………………………………………( 8 )八、检定或校准结果的重复性试验…………………………………………………………( 9 )九、检定或校准结果的不确定度评定………………………………………………(10 )十、检定或校准结果的验证………………………………………………………………(13 ) 十一、结论…………………………………………………………………………………(14 ) 十二、附加说明……………………………………………………………………………(14 )一、建立计量标准的目的随着技术的发展，热电阻热电偶自动测量系统已被广泛使用，为保证省内该系统的准确性，特建立本标准。
二、计量标准的工作原理及其组成热电偶热电阻自动测量校准装置的原理如图，由标准铂铑10-铂热电偶、二等标准铂电阻和经校准的K型热电偶、A级铂热电阻等组成。
其工作原理如下：将铂热电阻或热电偶接入自动检定系统，按系统要求的方法进行检定，由自动检定系统读取信号并进行计算，将计算结果和铂电阻或热电偶证书上的结果进行比较，以此验证其不确定度。
对系统的扫描开关寄生电势、通道间采集差进行测量并判断是否符合要求。
注：应当提供《计量标准的稳定性考核记录》。
