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技術(shù)文章
環(huán)境溫度對(duì)溫度記錄儀測(cè)試的影響
點(diǎn)擊次數(shù)：2929 發(fā)布時(shí)間：2012-8-1
溫度自記儀是一種智能化的溫度測(cè)量和記錄裝置，它以微處理器為核心，能定時(shí)對(duì)目標(biāo)溫度進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，并把測(cè)量結(jié)果保存在內(nèi)部的存儲(chǔ)器中。它結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便，不但能節(jié)省大量的人工監(jiān)測(cè)時(shí)間，而且還可用于人工無(wú)法監(jiān)測(cè)的危險(xiǎn)環(huán)境及有限空間，廣泛應(yīng)用于氣象、空調(diào)系統(tǒng)調(diào)試、供暖管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)等各種需要連續(xù)測(cè)量溫度的場(chǎng)合。實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)使用溫度自記儀進(jìn)行的溫度測(cè)量和記錄工作，主要包括室內(nèi)溫度、室外溫度、供熱管道溫度、大空間溫度分布等，其中有一些屬于非常規(guī)環(huán)境條件溫度測(cè)量。由于使用環(huán)境多種多樣，對(duì)這種儀表在不同使用環(huán)境溫度下的測(cè)量精度產(chǎn)生懷疑，尤其是在冬季室外溫度測(cè)量及高溫供熱管道溫度測(cè)量上的偏差較大。因此，對(duì)現(xiàn)有的溫度自記儀進(jìn)行了不同使用環(huán)境溫度條件下的實(shí)驗(yàn)研究與分析。
1實(shí)驗(yàn)裝置及測(cè)試，
實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有某型號(hào)溫度自記儀，其標(biāo)稱的溫度測(cè)量范圍為一40℃～+85℃，測(cè)量精度為±0．5~C
?。ㄒ籰0℃～+85時(shí)），工作環(huán)境溫度范圍為一40℃～+85℃。通過(guò)其標(biāo)稱參數(shù)可以看出，在其量程范圍內(nèi)的測(cè)量精度為±0．5cC，’在其全部工作環(huán)境溫度范圍內(nèi)（一40℃～+85）的精度是否能達(dá)到該指標(biāo)，需要深入研究。
筆者結(jié)合溫度自記儀的實(shí)際使用環(huán)境條件和實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件，使用HC2010型超級(jí)恒溫水浴模擬被測(cè)
溫度，其精度可達(dá)到0．1oC。使用家用冷柜、HC1．0小型環(huán)境試驗(yàn)艙和BD115恒溫箱聯(lián)合模擬不同的使用環(huán)境溫度。
根據(jù)簡(jiǎn)單抽樣原則，從60個(gè)現(xiàn)有的帶溫度探頭的同型號(hào)溫度自記儀中隨機(jī)抽取6個(gè)作為樣本進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)?？紤]溫度自記儀在室外及供熱管道的實(shí)際使用需求，模擬環(huán)境溫度設(shè)定為一l0oC、0~C、30oC、60℃共4個(gè)設(shè)定點(diǎn)，溫度自記儀主機(jī)處于該溫度條件下。模擬被測(cè)溫度設(shè)定為一l0oC、0~C、。15oC、30oC、45'：12、60'：12共6個(gè)溫度點(diǎn)，溫度白記儀的探頭處于該溫度條件下，以考察溫度白記儀在不同環(huán)境溫度下的測(cè)量誤差。
2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析，首*行橫向比較實(shí)驗(yàn)，即選定多個(gè)溫度點(diǎn)，對(duì)每一個(gè)溫度點(diǎn)，使用不同的溫度白記儀進(jìn)行對(duì)比測(cè)量，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，選定溫度點(diǎn)的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于0．1，即橫向誤差非常小，無(wú)論在高溫狀態(tài)，還是在低溫狀態(tài)?？梢缘贸?，該型號(hào)溫度白記儀的穩(wěn)定性是可以的，同一性比較高。
對(duì)于選定的6個(gè)溫度白記儀樣本，我們發(fā)現(xiàn)編號(hào)為J200602的溫度白記儀在低溫時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤記錄的現(xiàn)象，在其他溫度點(diǎn)測(cè)量時(shí)出現(xiàn)誤差明顯偏大的現(xiàn)象，判斷該溫度白記儀屬于質(zhì)量不合格產(chǎn)品，在進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)將該樣本剔除，以其他5個(gè)溫度白記儀作為實(shí)驗(yàn)樣本進(jìn)行分析。但該現(xiàn)象表明，溫度白記儀雖然結(jié)構(gòu)小巧、使用方便，但卻不能因其價(jià)格相對(duì)低廉而忽視質(zhì)量問(wèn)題，防止造成某些關(guān)鍵數(shù)據(jù)的不可逆丟失。
根據(jù)橫向?qū)Ρ葘?shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)其他5個(gè)有效的溫度白記儀安排不同環(huán)境溫度和被測(cè)溫度條件下共計(jì)24組實(shí)驗(yàn)，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表2。可以得出，隨著環(huán)境溫度的變化，測(cè)量結(jié)果發(fā)生明顯偏移。環(huán)境溫度與常溫（20℃左右）相差越大，測(cè)量結(jié)果的誤差就越大，甚至超出了其標(biāo)稱的±0．5~C的范圍。為便于比較，繪制了誤差曲線圖，見(jiàn)圖1。從該圖中可以明顯看出環(huán)境溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，這個(gè)影響在其量程范圍內(nèi)是普遍存在的。
在所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，環(huán)境溫度為一10．1℃時(shí)溫度白記儀的測(cè)量誤差zui大，在測(cè)量被測(cè)溫度為
30．5℃的目標(biāo)時(shí)誤差達(dá)到了1．55~C，是其標(biāo)稱值的三倍?？梢?jiàn)，極低環(huán)境溫度對(duì)溫度白記儀的測(cè)量結(jié)果有顯著影響，且測(cè)試誤差在整個(gè)測(cè)試范圍內(nèi)不具備單調(diào)變化趨勢(shì)，儀器白帶的溫度校準(zhǔn)功能無(wú)法使用。在其他環(huán)境溫度條件下的測(cè)試結(jié)果基本滿足±0．5的標(biāo)稱誤差范圍。
在冬季對(duì)北方某城市進(jìn)行的供熱節(jié)能測(cè)試中，使用該型號(hào)溫度自記儀測(cè)量供熱管道供回水溫度時(shí)，出現(xiàn)了溫度測(cè)量結(jié)果偏差較大的現(xiàn)象。認(rèn)為與溫度自記儀的使用環(huán)境溫度太低有關(guān)，同時(shí)也與溫度探頭和圓形管道外壁之間的接觸不良有關(guān)。為此，對(duì)溫度自記儀采取了一定的保溫措施，同時(shí)在溫度探頭上加涂黃油，以減小測(cè)量誤差。
3結(jié)論
通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為溫度自記儀在一般條件下可正常工作，測(cè)量誤差在其允許誤差范圍內(nèi)，可以放心使用。非常規(guī)條件使用需要預(yù)*行標(biāo)定。建議在有條件的情況下對(duì)擬使用的溫度自記儀進(jìn)
行“使用條件’?下的標(biāo)定，雖然工作量不小，但可提高測(cè)量準(zhǔn)確性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題的溫度自記儀（包括測(cè)量誤差較大的和沒(méi)電的溫度自記儀），減少無(wú)效測(cè)量帶來(lái)的損失。
只要正確操作設(shè)置溫度自記儀，在每次使用前進(jìn)行標(biāo)定，放置位置合理，溫度探頭布置得當(dāng)，即可避免在測(cè)試中出現(xiàn)較大誤差。
1實(shí)驗(yàn)裝置及測(cè)試，
實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有某型號(hào)溫度自記儀，其標(biāo)稱的溫度測(cè)量范圍為一40℃～+85℃，測(cè)量精度為±0．5~C
?。ㄒ籰0℃～+85時(shí)），工作環(huán)境溫度范圍為一40℃～+85℃。通過(guò)其標(biāo)稱參數(shù)可以看出，在其量程范圍內(nèi)的測(cè)量精度為±0．5cC，’在其全部工作環(huán)境溫度范圍內(nèi)（一40℃～+85）的精度是否能達(dá)到該指標(biāo)，需要深入研究。
筆者結(jié)合溫度自記儀的實(shí)際使用環(huán)境條件和實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件，使用HC2010型超級(jí)恒溫水浴模擬被測(cè)
溫度，其精度可達(dá)到0．1oC。使用家用冷柜、HC1．0小型環(huán)境試驗(yàn)艙和BD115恒溫箱聯(lián)合模擬不同的使用環(huán)境溫度。
根據(jù)簡(jiǎn)單抽樣原則，從60個(gè)現(xiàn)有的帶溫度探頭的同型號(hào)溫度自記儀中隨機(jī)抽取6個(gè)作為樣本進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)?？紤]溫度自記儀在室外及供熱管道的實(shí)際使用需求，模擬環(huán)境溫度設(shè)定為一l0oC、0~C、30oC、60℃共4個(gè)設(shè)定點(diǎn)，溫度自記儀主機(jī)處于該溫度條件下。模擬被測(cè)溫度設(shè)定為一l0oC、0~C、。15oC、30oC、45'：12、60'：12共6個(gè)溫度點(diǎn)，溫度白記儀的探頭處于該溫度條件下，以考察溫度白記儀在不同環(huán)境溫度下的測(cè)量誤差。
2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析，首*行橫向比較實(shí)驗(yàn)，即選定多個(gè)溫度點(diǎn)，對(duì)每一個(gè)溫度點(diǎn)，使用不同的溫度白記儀進(jìn)行對(duì)比測(cè)量，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，選定溫度點(diǎn)的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于0．1，即橫向誤差非常小，無(wú)論在高溫狀態(tài)，還是在低溫狀態(tài)?？梢缘贸?，該型號(hào)溫度白記儀的穩(wěn)定性是可以的，同一性比較高。
對(duì)于選定的6個(gè)溫度白記儀樣本，我們發(fā)現(xiàn)編號(hào)為J200602的溫度白記儀在低溫時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤記錄的現(xiàn)象，在其他溫度點(diǎn)測(cè)量時(shí)出現(xiàn)誤差明顯偏大的現(xiàn)象，判斷該溫度白記儀屬于質(zhì)量不合格產(chǎn)品，在進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)將該樣本剔除，以其他5個(gè)溫度白記儀作為實(shí)驗(yàn)樣本進(jìn)行分析。但該現(xiàn)象表明，溫度白記儀雖然結(jié)構(gòu)小巧、使用方便，但卻不能因其價(jià)格相對(duì)低廉而忽視質(zhì)量問(wèn)題，防止造成某些關(guān)鍵數(shù)據(jù)的不可逆丟失。
根據(jù)橫向?qū)Ρ葘?shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)其他5個(gè)有效的溫度白記儀安排不同環(huán)境溫度和被測(cè)溫度條件下共計(jì)24組實(shí)驗(yàn)，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表2。可以得出，隨著環(huán)境溫度的變化，測(cè)量結(jié)果發(fā)生明顯偏移。環(huán)境溫度與常溫（20℃左右）相差越大，測(cè)量結(jié)果的誤差就越大，甚至超出了其標(biāo)稱的±0．5~C的范圍。為便于比較，繪制了誤差曲線圖，見(jiàn)圖1。從該圖中可以明顯看出環(huán)境溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，這個(gè)影響在其量程范圍內(nèi)是普遍存在的。
在所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，環(huán)境溫度為一10．1℃時(shí)溫度白記儀的測(cè)量誤差zui大，在測(cè)量被測(cè)溫度為
30．5℃的目標(biāo)時(shí)誤差達(dá)到了1．55~C，是其標(biāo)稱值的三倍?？梢?jiàn)，極低環(huán)境溫度對(duì)溫度白記儀的測(cè)量結(jié)果有顯著影響，且測(cè)試誤差在整個(gè)測(cè)試范圍內(nèi)不具備單調(diào)變化趨勢(shì)，儀器白帶的溫度校準(zhǔn)功能無(wú)法使用。在其他環(huán)境溫度條件下的測(cè)試結(jié)果基本滿足±0．5的標(biāo)稱誤差范圍。
在冬季對(duì)北方某城市進(jìn)行的供熱節(jié)能測(cè)試中，使用該型號(hào)溫度自記儀測(cè)量供熱管道供回水溫度時(shí)，出現(xiàn)了溫度測(cè)量結(jié)果偏差較大的現(xiàn)象。認(rèn)為與溫度自記儀的使用環(huán)境溫度太低有關(guān)，同時(shí)也與溫度探頭和圓形管道外壁之間的接觸不良有關(guān)。為此，對(duì)溫度自記儀采取了一定的保溫措施，同時(shí)在溫度探頭上加涂黃油，以減小測(cè)量誤差。
3結(jié)論
通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為溫度自記儀在一般條件下可正常工作，測(cè)量誤差在其允許誤差范圍內(nèi)，可以放心使用。非常規(guī)條件使用需要預(yù)*行標(biāo)定。建議在有條件的情況下對(duì)擬使用的溫度自記儀進(jìn)
行“使用條件’?下的標(biāo)定，雖然工作量不小，但可提高測(cè)量準(zhǔn)確性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題的溫度自記儀（包括測(cè)量誤差較大的和沒(méi)電的溫度自記儀），減少無(wú)效測(cè)量帶來(lái)的損失。
只要正確操作設(shè)置溫度自記儀，在每次使用前進(jìn)行標(biāo)定，放置位置合理，溫度探頭布置得當(dāng)，即可避免在測(cè)試中出現(xiàn)較大誤差。