分布式光纖溫度計校準(zhǔn)規(guī)范

1分布式光纖溫度計校準(zhǔn)規(guī)范本規(guī)范適用于分布式光纖溫度計在(一20～100)℃范圍內(nèi)的校準(zhǔn)，在其他溫度范圍的校準(zhǔn)可以參考本規(guī)范。2引用文件本規(guī)范引用下列文件：JJG160標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計GB/T2421.1—2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗概述和指南凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3.1分布式光纖溫度計fiber-opticdistributedthermometer是利用光纖幾何上的一維傳輸特性進行測量，在整個光纖長度上對應(yīng)光纖路徑分布的溫度進行連續(xù)測量的系統(tǒng)。系統(tǒng)提供了獲取溫度的空間分布狀況和隨時間變化狀態(tài)。在分布式光纖溫度計中具有感溫功能的光纖或光纜。3.3最小感溫長度minimumlengthoftemperature-sensing分布式光纖溫度計對沿光纖長度分布的溫度進行準(zhǔn)確測量所需要的感溫光纖的最小在分布式光纖溫度計的定位功能中，以溫度-位置關(guān)系通過感溫光纖溫度極值確定的相應(yīng)的感溫光纖長度位置。注：本規(guī)范所述溫度極值，表示當(dāng)校準(zhǔn)溫度高于環(huán)境溫度時，取最高值；當(dāng)校準(zhǔn)溫度低于環(huán)境分布式光纖溫度計又稱為分布式光纖測溫系統(tǒng)，是一種用于實時測量空間溫度場的測量系統(tǒng)。主要包括分布式光纖溫度計主機和感溫光纖。感溫光纖既是傳感介質(zhì)也是傳輸介質(zhì)。目前分布式光纖溫度計主要采用光纖拉曼散射的溫度效應(yīng)測溫，感溫光纖所處空間各點溫度場調(diào)制了光纖中傳輸?shù)睦⑸洳ǎ?jīng)解調(diào)后，將空間溫度場的信息實時顯示出來；在時域中，利用光時域反射，由光纖中光的傳播速度和背向散射光回波時間對測溫點進行定位。分布式光纖溫度計的最小感溫長度，也稱空間分辨力或標(biāo)準(zhǔn)報警長度，在實際測量中只有感溫光纖的浸沒長度不小于其最小感溫長度，分布式光纖溫度計JJF1630—20172才能獲得其相應(yīng)的測溫準(zhǔn)確度。分布式光纖溫度計工作原理框圖見圖1,分布式光纖溫度計瞬時記錄示意圖見圖2。圖1分布式光纖溫度計工作原理框圖主機主機圖2分布式光纖溫度計瞬時記錄示意圖5計量特性5.1溫度示值誤差分布式光纖溫度計的溫度示值誤差應(yīng)不超過±1.0℃5.2溫度定位重復(fù)性分布式光纖溫度計的溫度定位重復(fù)性應(yīng)不超過1m。注：以上指標(biāo)不做合格判定。36校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件6.1.1環(huán)境溫度：15℃~35℃;環(huán)境濕度：(25～75)%RH[電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗概述和指南(GB/T2421.1—2008)]6.1.2電測儀器設(shè)備的環(huán)境條件應(yīng)滿足其相應(yīng)要求。6.2標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備見表1。序號設(shè)備名稱技術(shù)要求用途1鉑電阻溫度計二等標(biāo)準(zhǔn)，測量范圍—20℃~100℃溫度標(biāo)準(zhǔn)器2電測設(shè)備0.05級，電測設(shè)備配接標(biāo)準(zhǔn)器后，最小分辨力相當(dāng)于配套電測設(shè)備3恒溫槽溫度范圍—20℃~100℃恒溫裝置溫度均勻性溫度波動性恒溫區(qū)域深×直徑：25cm×15cm或者容積是被校溫度計體積的5倍以上5測長工具長度測量7校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法7.1校準(zhǔn)項目a)溫度示值誤差b)溫度定位重復(fù)性7.2校準(zhǔn)方法7.2.1校準(zhǔn)前的準(zhǔn)備a)開啟電測設(shè)備進行預(yù)熱，預(yù)熱時間至少20min或滿足其使用說明書的相應(yīng)b)將二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計放入預(yù)先凍制好的水三相點瓶中，測量其水三相點值。c)按恒溫槽使用說明書的要求使其處于正常工作狀態(tài)，并保證工作區(qū)域的液面處d)分布式光纖溫度計主機開機預(yù)熱，進入測量狀態(tài)。e)核驗分布式光纖溫度計的最小感溫長度，如產(chǎn)品沒有標(biāo)注最小感溫長度，可以參考附錄C,進行比對測量，得到實際最小感溫長度。7.2.2校準(zhǔn)過程7.2.2.1溫度示值誤差4a)測量溫度點一般選擇分布式光纖溫度計的下限值、中間值和上限值。為保證示值有效，所選溫度點應(yīng)偏離環(huán)境溫度至少10℃。b)將感溫光纖與光纖測溫系統(tǒng)主機相連，使其處于正常工作狀態(tài)。使用測長工具從感溫光纖的末端量取10m長度，再延續(xù)量取等于最小感溫長度的測量段，測量段位置的選擇見圖3。將測量段盤繞成環(huán)狀或螺旋狀，其彎曲半徑不應(yīng)太小，應(yīng)滿足產(chǎn)品說明書要求，將測量段固定在支架上，緩慢放入恒溫槽中的恒溫區(qū)域，讓測量段的感溫光纖保持松散狀態(tài)，保證感溫光纖與恒溫槽內(nèi)的液體導(dǎo)熱介質(zhì)充分地接觸。同時將標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計放入恒溫槽中，浸沒深度不小于15cm。分布式光纖溫度計溫度示值誤差測量見圖4。分布式光纖溫度計-測量段標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計溫度計恒溫槽c)將恒溫槽設(shè)定在下限溫度，待恒溫槽溫度穩(wěn)定在下限溫度附近，實際溫度最大偏差不超過±0.5℃時(以標(biāo)準(zhǔn)器為準(zhǔn)),穩(wěn)定10min,分別讀取標(biāo)準(zhǔn)器和測量段中的溫度極值ti,按以下順序，連續(xù)4次測量。標(biāo)準(zhǔn)器(ti)→標(biāo)準(zhǔn)器(tz)←測量段極值(ti)↓測量段極值(t2)↓標(biāo)準(zhǔn)器(t;)→標(biāo)準(zhǔn)器(t?)←測量段極值(t?)↓測量段極值(t9)5在測量過程中，恒溫槽溫度變化不超過0.04℃。d)根據(jù)上述c)的測量要求，依次測量在中間溫度和上限溫度狀態(tài)下，標(biāo)準(zhǔn)器和光纖末端a點的溫度示值。e)溫度測量點、測量段位置的選擇也可以根據(jù)客戶的要求，按照上述方法進行測量。7.2.2.2溫度定位重復(fù)性按照7.2.2.1中b)和c)的要求，將恒溫槽穩(wěn)定在60℃(或其他至少偏離環(huán)境溫度10℃的溫度點)附近。從分布式光纖溫度計主機中讀取測量段極值所對應(yīng)的長度d°,連續(xù)讀取6次示值，分別為di、d2、dg、d?、dg和dg,見圖5。分布式光纖溫度計溫度定位重復(fù)性中長度的選擇也可以按照客戶的要求，按照上述方法進行測量。7.3校準(zhǔn)結(jié)果的處理7.3.1溫度示值誤差按下式計算：a)依據(jù)JJG160的規(guī)定，將標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計4次測量值換算為相應(yīng)溫度值，并計算其平均值t:t=(ti+ti+t;+ti)/4b)計算感溫光纖4次溫度示值的平均值。t?=(t9+t2+tS+t?)/4c)計算感溫光纖的溫度示值誤差：7.3.2定位重復(fù)性按下式計算：d?=(dǐ+d2+dS+d?+dg+dg)/6式中：d?——為感溫光纖L。段峰值溫度所對應(yīng)的長度平均值；m,修約到0.1m;σ——為定位測量重復(fù)性，m,修約到0.1m。8校準(zhǔn)結(jié)果的表達校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)在校準(zhǔn)證書上反映。校準(zhǔn)證書應(yīng)至少包括以下信息：b)實驗室名稱和地址；c)進行校準(zhǔn)的地點(如果與實驗室的地址不同);6d)證書的唯一性標(biāo)識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識；e)客戶的名稱和地址；f)被校對象的描述和明確標(biāo)識；g)進行校準(zhǔn)的日期，如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時，應(yīng)說明被校對象的h)如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時，應(yīng)對被校樣品的抽樣程序進行說明；i)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識，包括名稱及代號；j)本次校準(zhǔn)所用測量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明；k)校準(zhǔn)環(huán)境的描述；I)各校準(zhǔn)項目檢查結(jié)果的說明；m)對校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說明；n)校準(zhǔn)證書簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識；o)校準(zhǔn)結(jié)果僅對被校對象有效的聲明；p)未經(jīng)實驗室書面批準(zhǔn)，不得部分復(fù)制證書的聲明。JJF1630—20177分布式光纖溫度計校準(zhǔn)原始記錄委托單位：校準(zhǔn)記錄編號：產(chǎn)品名稱：型號/規(guī)格：m采樣頻率或周期：制造單位：校準(zhǔn)地點：本次校準(zhǔn)依據(jù)JJF1630—2017《分布式光纖溫度計校準(zhǔn)規(guī)范》型號規(guī)格最大允許誤差/準(zhǔn)確度等級/不確定度儀器編號證書編號復(fù)檢(校)1.溫度示值誤差℃校準(zhǔn)溫度序號標(biāo)準(zhǔn)器示值分布式光纖溫度計示值下限溫度1234平均值示值誤差：中間溫度1234平均值示值誤差：8表(續(xù))℃校準(zhǔn)溫度序號標(biāo)準(zhǔn)器示值分布式光纖溫度計示值上限溫度1234平均值示值誤差：校準(zhǔn)核驗日期2.溫度定位重復(fù)性m序號主機位置讀數(shù)123456平均值d?定位測量重復(fù)性：校準(zhǔn)核驗日期第頁共頁9校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式1.溫度示值誤差℃名義校準(zhǔn)溫度示值誤差不確定度1.最小感溫長度m。2.采樣周期或采樣頻率分布式光纖溫度計最小感溫長度的驗證方法C.1如圖C.1所示，將感溫光纖與光纖測溫系統(tǒng)主機相連，使其處于正常工作狀態(tài)。使用測長工具從感溫光纖的末端量取10m長度，再延續(xù)量取等于9m長的測量段L?,延續(xù)相隔10m,再量取1m長測量段L?,將測量段L?和L?分別盤繞成環(huán)狀或螺旋恒溫槽中的恒溫區(qū)域，讓測量段的感溫光纖保持松散狀態(tài)，保證感溫光纖與恒溫槽內(nèi)的液體導(dǎo)熱介質(zhì)充分接觸。將標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計放入恒溫槽中，按照本規(guī)范7.2.2.1要值最大允許誤差)時，L?的長度即為該光纖溫度計的最小感溫長度。1m為增量，依次調(diào)整L?為2m、3m、…等長度。相應(yīng)測量L?的溫度示值誤差δt?,的長度即為該光纖溫度計的最小感溫長度。C.4L?的初始長度和增量幅度也可以按實際情況選擇。光纖溫度計電測設(shè)備L?L?—分布式光纖溫度計溫度示值誤差校準(zhǔn)不確定度評定實例D.1概述D.1.1測量方法用二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計和配套數(shù)字多用表為標(biāo)準(zhǔn)器，采用比較法校準(zhǔn)分布式光纖溫度計。被校分布式光纖溫度計的最小感溫長度為3m,測量范圍0℃~100℃。參照本規(guī)范7.2.2的要求，選擇60℃作為校準(zhǔn)溫度點。D.1.2測量設(shè)備校準(zhǔn)所用的測量標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)備為二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計、0.05級數(shù)字多用表和恒溫槽。D.2測量模型式中：δ:——被校分布式光纖溫度計溫度示值誤差，℃;t°——被校分布式光纖溫度計溫度示值平均值，℃;標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計測得的標(biāo)準(zhǔn)溫度的平均值，℃。D.3不確定度來源和傳播公式D.3.1不確定度來源D.3.1.1被校溫度計引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度被校分布式光纖溫度計測量重復(fù)性導(dǎo)致相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。D.3.1.2標(biāo)準(zhǔn)裝置引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計量值溯源、配套電測儀器本身誤差、標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計穩(wěn)定性以及恒溫槽溫場的不均勻也會導(dǎo)致相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。D.3.2傳播公式傳播公式中的各分量可認(rèn)為彼此獨立，所以被校分布式光纖溫度計示值誤差的測量不確定度傳播率為：u?(δ)=u2(t?)+u2(t*)D.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定D.4.1t°引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度被校分布式光纖溫度計測量重復(fù)性引入的不確定度u?在60℃重復(fù)測量6次，標(biāo)準(zhǔn)偏差s為則u?=s=0.163℃D.4.2t*引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度D.4.2.1標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計量值溯源引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uz.1二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在60℃時擴展不確定度U=3mK,k=2。則標(biāo)準(zhǔn)不確定度u?.1=3mK/2=1.5mKD.4.2.2配套電測設(shè)備引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uz.2配套電測設(shè)備的準(zhǔn)確度等級為0.05級，60℃時標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計的電阻比變化率，dW?o/dt=3.91600×10-3,帶來的溫度誤差δ.為按均勻分布，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u??=δ;/√3=0.08(℃)D.4.2.3標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計穩(wěn)定性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uz.?二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在使用時，未測量水三相點，直接使用檢定證書中的水三相點值，帶來的最大變化8mK,為均勻分布，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u??=0.008/√3=0.005(℃)D.4.2.4恒溫槽溫場不均勻引人的不確定度uz?在60℃時，恒溫槽溫場均勻性不超過0.02℃,為均勻分布，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u??=0.02/√3=0.012(℃)D.5合成不確定度計算標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總一覽表見表D.1。序號不確定度來源分布標(biāo)準(zhǔn)不確定度