温度测试系统中的误差分析与控制方法

热电偶测温原理及误差分析摘要：温度是一个重要的物理量，许多物理现象和化学性质都与温度有关，许多生产过程均在一定温度范围内进行，所以在国民经济各个领域中，必然会遇到有温度测量的问题。

而热电偶具有结构简单，制造容易，量方便等优点，在温度测量中得到广泛地应用。

它基于物体的热电效应，将温度信号转换成电压信号进行传递，这种测温方式不仅可以远距离传递，而且能够集中检测和控制。

但要得到正确的测量结果，必须认识热电偶的性能和使用方法，否则将会带来很大的误差。

关键词：热电偶测温；原理及误差温度是工业生产过程中最重要的检测参数之一.热电偶作为一种最简单、最普通的温度传感器，以其测温范围广，从-200～ +1600 ℃，甚至高达 2800 ℃，能将温度信号转换成电压信号，实现远传的特性，为其他温度传感器所无法替代.由于热电偶测温系统结构复杂，使用中还需注意冷端补偿和线性化处理，随着计算机和现代测试技术的发展，利用计算机软件对热电偶进行冷端补偿和线性化处理逐渐走上主导地位.尽管热电偶测温系统在设计时已采用了各种办法来降低误差，但实际工作中，由于热电偶长期所处工作环境恶劣，若在使用中不注意其应用定则，或安装不正确，极有可能给测量带来很大误差或故障，导致系统工作紊乱，造成产品质量、设备安全事故。

1.测量误差剖析及处理对策1.1 热电偶本身产生的误差（1）热电偶热容量变化.案例1：某厂退火炉的温度检测系统正常运行一段时间后，发现该被测温度的显示值总是滞后于炉膛的温度变化，经检查，是热电偶保护管结垢所致.分析：热电偶的接触法测温，要求与被测对象保持一定时间才能达到热平衡.保持时间的长短，同测温元件的热响应时间有关.而热响应时间主要取决于传感器的结构及测量条件.因热电偶长期工作在环境恶劣的高温气氛中，保护管表面沉积的灰尘、炉渣等被烧熔在表面上，使保护套管结垢，热阻抗增大，导致热电偶的热容量增加，时间常数加大，延长了热电偶的响应时间，使热端的温度变化总是滞后于被测温度的变化，产生热响应误差.不仅使指示温度偏低.而且还造成测量滞后，控制系统的实时性较差.解决的办法是更换热电偶或定期检修。

测量中系统误差的来源及其处理作者：冷玉国来源：《科技资讯》 2013年第29期冷玉国青海省计量检定测试所青海西宁 810001摘要：本文简单分析了系统误差的主要来源及如何发现系统误差的存在及其影响规律;着重讨论校正或消除系统误差的方法。

关键词：系统误差来源分析消除中图分类号：TH711.2 文献标识码：A文章编号：1672-3791(2013)10(b)-0000-00一、系统误差的来源系统误差是有规律可掌握的，在精密测量中应尽量设法把它消除。

为此必须对测量结果进行分析，掌握其影响规律，然后加以校正或消除。

原则上系统误差是可以控制的，但有些虽知道原因，但其规律不容易控制，将这些系统误差看作偶然误差来处理。

例如：温度所引起的误差，按照理论是有规律的误差，但温度不稳定时，又把它当作偶然误差来处理。

系统误差的来源一般如下：1. 测量器具的误差。

测量仪器设计时，为简化结构有时采用近似设计，因而存在测量仪器原理误差。

2. 基准件误差。

在测量时基准件误差将直接影响测量结果，因此在选用基准件时，要求基准件尺寸误差尽量小，一般只占测量误差的1/3－1/5。

在精度较低的测量中，基准件误差占的比例更小，可以忽略不计。

在测量高精度零件时，这个基准件误差必须予以考虑。

3. 测量方法误差。

对于同一参数，可以用不同的方法测量，所得的结果也往往不同，特别是采用间接测量后，再近似计算得出某一个值时误差更大。

因此在间接测量时，应该选择最合理的测量方案，而且对其所引起的测量方法误差分析，以便加以校正或估计其精度。

4. 安置误差。

工件或仪器安放不当，零点调节不准确等，也会引起误差，这就要求计量人员谨慎操作，在测量前仔细检查，以减少不应有的误差。

有时被测量零件安放的倾斜误差，可以采用抵消法来消除。

5. 测量力误差。

在接触测量时，量仪的测量力，能够使被测零件和测量装置产生变形，因而引起测量误差。

由于测量力引起的量仪变形，在量仪设计时已经考虑，一般影响不大。

电阻温度系数测量实验的步骤与误差分析引言：电阻是电路中常用的元件之一，其电阻值会随温度的变化而变化。

为了准确测量电阻温度系数，科学家们设计了一系列的实验步骤，并对实验误差进行了充分的分析。

本文将介绍电阻温度系数测量实验的步骤，并对其误差来源及分析进行探讨。

一、实验步骤1. 实验仪器准备：准备一个恒温槽、一个电压表、一个电流表以及待测电阻。

2. 实验电路搭建：将待测电阻与电压表、电流表依次连接成电路。

3. 建立测量电阻温度特性的数学模型：根据电路的电流电压关系，得到测量电阻温度特性的数学表达式。

4. 开始实验：调节恒温槽的温度，记录不同温度下的电流和电压值。

5. 根据实验数据计算电阻温度系数：利用测量电阻温度特性的数学模型，将实验数据代入计算得到电阻温度系数。

二、实验误差来源及分析1. 电流测量误差：电流表的精度限制了电流测量的准确性。

误差源包括内阻、刻度误差等，影响测量结果的准确性。

解决方法：选用精度更高的电流表来提高测量的准确性。

2. 电压测量误差：电压表的精度限制了电压测量的准确性。

误差源包括内阻、检流电阻等，对测量结果产生一定影响。

解决方法：选用精度更高的电压表来提高测量的准确性。

3. 恒温槽温度均匀性：恒温槽内部温度的均匀性会影响实验结果的准确性。

温度不均匀会导致电阻所处的温度与恒温槽显示的温度不一致，从而产生误差。

解决方法：合理放置待测电阻，保证电阻能充分受到恒温槽内温度的影响，并可以多次测量在不同位置上的电阻值，取平均值来减小温度不均匀性引起的误差。

4. 恒温槽温度控制误差：恒温槽的控温精度限制了实验结果的准确性。

控温系统存在一定的滞后性，也会产生一定的温度误差。

解决方法：选用控温性能更好的恒温槽，并根据实际需要进行合理设计与改进。

5. 待测电阻本身的误差：待测电阻自身存在一定的误差，包括制造工艺、材料的不均匀性等。

解决方法：选用更精确的电阻器，并进行多次测量取平均值，以提高测量的准确性。

测量误差的分类以及解决方法1、系统误差能够保持恒定不变或按照一定规律变化的测量误差，称为系统误差。

系统误差主要是由于测量设备、测量方法的不完善和测量条件的不稳定而引起的。

由于系统误差表示了测量结果偏离其真实值的程度，即反映了测量结果的准确度，所以在误差理论中，经常用准确度来表示系统误差的大小。

系统误差越小，测量结果的准确度就越高。

2、偶然误差偶然误差又称随机误差，是一种大小和符号都不确定的误差，即在同一条件下对同一被测量重复测量时，各次测量结果服从某种统计分布；这种误差的处理依据概率统计方法。

产生偶然误差的原因很多，如温度、磁场、电源频率等的偶然变化等都可能引起这种误差；另一方面观测者本身感官分辨能力的限制，也是偶然误差的一个来源。

偶然误差反映了测量的精密度，偶然误差越小，精密度就越高，反之则精密度越低。

系统误差和偶然误差是两类性质完全不同的误差。

系统误差反映在一定条件下误差出现的必然性；而偶然则反映在一定条件下误差出现的可能性。

3、疏失误差疏失误差是测量过程中操作、读数、记录和计算等方面的错误所引起的误差。

显然，凡是含有疏失误差的测量结果都是应该摈弃的。

解决方法：仪表测量误差是不可能绝对消除的，但要尽可能减小误差对测量结果的影响，使其减小到允许的范围内。

消除测量误差，应根据误差的来源和性质，采取相应的措施和方法。

必须指出，一个测量结果中既存在系统误差，又存在偶然误差，要截然区分两者是不容易的。

所以应根据测量的要求和两者对测量结果的影响程度，选择消除方法。

一般情况下，在对精密度要求不高的工程测量中，主要考虑对系统误差的消除；而在科研、计量等对测量准确度和精密度要求较高的测量中，必须同时考虑消除上述两种误差。

1、系统误差的消除方法(1)对测量仪表进行校正在准确度要求较高的测量结果中，引入校正值进行修正。

(2)消除产生误差的根源即正确选择测量方法和测量仪器，尽量使测量仪表在规定的使用条件下工作，消除各种外界因素造成的影响。