美国热电偶等温参考补偿装置校准方法探究

　　0　引言

　　目前国内热电偶参考端补偿的高精度方式仍然是采用冰水混合物的物理冰点方式,此种补偿方式可靠性高、成本较低,但是制作繁琐、不易保存、冰的渐融与板结造成超差较大,尤其在精密测试中,此种弱点更趋明显,而近几年,美国生产的高精度等温参考补偿装置已成为其最佳替代品。然而因该装置准确度很高,常规的校准器具和校准方法难以保证其校准结果的准确性和可靠性,从而容易造成误判。为此,我们在多年对大量该装置的校准基础上,总结出一些经验和方法,现介绍如下。

　　1　基本组成

　　美国等温参考补偿装置由等温参考板、感温元件RTD及保温盒三部分组成,其中,等温参考板是用于热电偶参考端接线所用,感温元件RTD是用于精密测试等温参考板上的平均温度,保温盒由海棉体保温材料和金属壳体组成,上下合拢衔接,以保证等温参考板温度相对稳定,受外界影响较小。等温参考补偿装置需要进行校准的就是两部分:等温参考板和感温元件RTD。等温参考板的技术指标为两个: 1)端子间分布电容和端子对地电容; 2)端子间及端子对地的绝缘电阻。感温元件RTD的技术指标为:温度范围: 0~60℃,准确度:±0. 1℃。

　　2　等温参考板的校准

　　2. 1　分布电容的校准

　　分布电容是一个很难校准的参数,必须要注意每个细节,否则校准结果会与厂家给出的指标差异很大。首先,等温参考板必须用无水酒精(分析纯)和脱脂药棉将板体的各个部位擦洗干净,且必须在室温20℃±5℃,相对湿度45% ~75%的计量室环境中放置2h以上,让其自然风干,然后采用Aiglent4284ARLC测试仪去校准,并且注意以下几点:

　　1)校准线需采用Φ2. 5的单股铜线,校准线的长度应尽可能的短。

　　2)两根校准线不能互相缠绕,必须独立分开,距离尽量拉开,若两根校准线连在一起,会增加约13PF的分布电容。

　　3)必须要消除空载时的零位,约0. 05PF。

　　2. 2　绝缘电阻的校准

　　校准绝缘电阻必须将等温参考板表面上的油性物质用无水酒精(分析纯)和脱脂药棉擦洗干净,否则绝缘电阻达不到厂家提供的技术指标1GΩ以上。另外,不能用摇表,因摇表施加电压只有500V,测得的结果只能达到550MΩ,必须要用FLUKE1508的1000V档,才能满足技术指标1GΩ。

　　3　感温元件RTD的校准

　　3. 1　RTD测温原理

　　1)RTD的电路原理图如图1所示:

　　图中,ES为激励电源(20~24V);Ei为输出电压;E0为输出电压; (+)YELLOW为黄线,接24V电源正级。;WHITE(-)为白线,接24V电源负级,输出电压Ei的负级; BLACK(+)为黑线,输出电压E0的负级;RED(-)为红线,输出电压E0的负级及输出电压Ei的正级。