JJF-礦用溫度傳感器校準規(guī)范

礦用溫度傳感器校準規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于測量范圍為（-20～200）℃的礦用溫度傳感器的校準。2引用文件本規(guī)范引用下列文件：GB43067—2023煤礦用儀器儀表安全技術(shù)要求MT/T381—2007煤礦用溫度傳感器通用技術(shù)條件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術(shù)語煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)coalminesafetymonitoringsystem指由主機、傳輸接口、監(jiān)測分站及各類型模擬量、開關(guān)量等傳感器、斷電控制器、聲光報警器、電源箱、避雷器等設(shè)備組成，具有采集、傳輸、存儲、處理、顯示、打印、聲光報警、控制等功能的監(jiān)控系統(tǒng)。4概述礦用溫度傳感器(以下簡稱傳感器)是煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的組成部分之一，由數(shù)據(jù)處理單元、顯示單元、信號輸出單元和聲光報警裝置等組成，一般采用半導體元件、熱敏電阻或鉑電阻等作為敏感元件，用于實時監(jiān)測礦井井下作業(yè)環(huán)境、瓦斯抽放管路、機電設(shè)備硐室等地點的溫度變化。當溫度超過設(shè)定報警點傳感器能自動發(fā)出聲光報警，監(jiān)控系統(tǒng)地面中心站主機實時接收報警的超限電信號。傳感器組成如圖1所示：圖1礦用溫度傳感器組成示意圖5計量特性5.1示值誤差示值最大允許誤差為±2.5％FS。5.2重復性重復性不大于示值最大允許誤差的1/3。5.3響應時間響應時間不大于10s。5.4信號傳輸誤差信號傳輸誤差不大于1.0%。僅適用于具有模擬信號傳輸功能的傳感器。5.5報警點偏差報警顯示值與報警點設(shè)定值的差值不超過最大允許誤差的1/2。5.6報警聲級強度報警聲級強度應不小于80dB（A）。注：以上所有計量特性技術(shù)指標僅提供參考，不適用于合格性判定。6校準條件6.1環(huán)境條件6.1.1環(huán)境溫度：（15～35）℃。6.1.2相對濕度：≤80％。6.1.3周圍無明顯影響正常工作的機械振動和電磁干擾。6.2測量標準及其他設(shè)備6.2.1校準用測量標準及其他設(shè)備應符合表1要求。表1測量標準及其他設(shè)備序號儀器設(shè)備名稱技術(shù)要求1標準水銀溫度計測量范圍：（-30～200）℃，準確度等級：二等。2恒溫槽溫度范圍℃溫度均勻性℃溫度波動性℃/10min-20～00.02～0.30.01～0.20～950.01～0.195～2000.02～0.23冰點槽不確定度滿足：U≤0.04℃，k=2。4電子秒表MPE：±0.5s/d。5聲級計A計權(quán)：（30～130）dB，分辨力0.1dB，準確度：二級。6頻率計測量范圍：（0～2000）Hz,分辨力：1Hz，穩(wěn)定度≤1×10-6。7數(shù)字多用表直流電流：（0～30）mA，直流電壓：（0～30）V，準確度等級不低于0.5級。8直流穩(wěn)壓電源輸出電壓：（0～30）V，分辨力0.1V，輸出電流：（0～3）A，分辨力0.01A，穩(wěn)定度≤1%。92km模擬電纜或仿真電路直流電阻≤12.8Ω/km，分布電容≤0.06μF/km，分布電感≤0.8mH/km。注:也可以采用其他滿足技術(shù)指標的設(shè)備。6.2.2校準介質(zhì)校準時恒溫槽內(nèi)使用介質(zhì)按照設(shè)備使用說明書添加。7校準項目和校準方法7.1校準項目校準項目詳見下表2。表2校準項目及對應條款序號校準項目名稱項目對應條款1外觀及通電檢查7.2.12示值誤差7.2.33重復性7.2.44響應時間7.2.55信號傳輸誤差7.2.66報警點偏差7.2.77報警聲級強度7.2.87.2校準方法7.2.1外觀及通電檢查目測檢查，傳感器的安全防爆標志、標識齊全，機殼無損傷或開裂縫隙，各部件及敏感元件裝配可靠牢固，通電后數(shù)字顯示示值完整清晰，不影響正常使用。7.2.2校準前傳感器的安裝和調(diào)整按圖2連接示意安裝傳感器線路。按傳感器說明書要求對其進行充分預熱，調(diào)整零點和示值；若說明書未明確要求，則傳感器充分預熱后用冰點槽調(diào)整零點和傳感器滿量程一半的示值，此后不得再次調(diào)整。圖2校準連接示意圖7.2.3示值誤差在校準點的選擇上，應在整個測量范圍內(nèi)選取5個以上校準點，其中含零點和測量范圍上、下限，也可根據(jù)客戶需求選定校準點。將傳感器敏感元件和標準水銀溫度計置于恒溫槽溫場同一水平面，以恒溫槽中心溫場為宜。由低溫到高溫依次升溫至各校準點，每點待溫場和傳感器穩(wěn)定后，記錄標準水銀溫度計示值和傳感器示值，并讀取相應電信號值，每點共測量3次，取3次測量的算術(shù)平均值作為傳感器各校準點測量結(jié)果，按式（1）、（2）計算傳感器的示值誤差。δt=式中：δt——傳感器的示值誤差t——傳感器3次測量的算術(shù)平均值，℃；ts——標準水銀溫度計的示值，℃A——標準水銀溫度計的修正值，℃。式中：?t——傳感器的示值引用誤差R——傳感器的滿量程值，℃；7.2.4重復性設(shè)定恒溫槽溫場溫度為傳感器滿量程一半溫度值。將傳感器敏感元件置于冰點槽內(nèi)，示值穩(wěn)定后，放入恒溫槽溫場內(nèi)，穩(wěn)定后記錄示值，重復上述測量6次。按式（1）、（2）分別計算出示值的引用誤差，再按式（3）計算重復性s：（3）式中：s——示值的測量重復性，%；x——6次示值引用誤差的算術(shù)平均值，%；xi——傳感器第i次的示值引用誤差，%7.2.5響應時間將傳感器敏感元件置于25℃恒溫槽溫場內(nèi)，待示值穩(wěn)定后，記錄傳感器顯示值，然后將敏感元件放入冰點槽中，待示值穩(wěn)定后，迅速將敏感元件放入25℃溫場內(nèi)，同時啟動秒表，記錄傳感器的示值達到原示值90%所需要的時間，重復測量3次，取其算術(shù)平均值為傳感器的響應時間。7.2.6信號傳輸誤差用直流穩(wěn)壓電源按傳感器說明書為其供電，在傳感器信號輸出端接入2km模擬電纜或仿真電路，其末端接上對應的信號測試設(shè)備。在7.2.3示值誤差各校準點的測量過程中，同時讀取對應溫度輸出的電信號值Pi，每點測量記錄3次，計算出各點的示值算術(shù)平均值x和輸出信號的算術(shù)平均值P，按式（4）將輸出信號的算術(shù)平均值P換算為傳感器溫度值GG式中：G——輸出信號的算術(shù)平均值P換算的傳感器溫度值，℃。Gm——G0——輸出電信號下限對應的傳感器溫度值，℃Pm——輸出電信號上限標稱值，mA或HzP0——輸出電信號下限標稱值，mA或HzP——輸出信號的算術(shù)平均值，mA或Hz；再按下式（5）計算傳感器各點的信號傳輸誤差，取其中最大值為信號傳輸誤差。?式中：?x——信號傳輸誤差，%G——輸出信號的算術(shù)平均值P換算的傳感器溫度值，℃；x——示值的算術(shù)平均值，℃。7.2.7報警點偏差將恒溫槽溫場溫度設(shè)定為傳感器報警點以下，把傳感器敏感元件放入恒溫槽溫場內(nèi)，緩慢升溫過報警點，當傳感器發(fā)出報警信號時讀取示值，重復測量3次，取其算術(shù)平均值為傳感器報警值，按公式（6）計算報警點偏差。?式中：?A——A——報警平均值，℃；A——報警點設(shè)定值，℃。7.2.8報警聲級強度周圍環(huán)境噪聲應小于50dB（A），將聲級計置于傳感器報警蜂鳴器軸心正前方1m處，測量3次，取其每次測量峰值的算術(shù)平均值作為聲級強度值。8校準結(jié)果表達經(jīng)校準的傳感器應出具校準證書，給出校準結(jié)果以及校準結(jié)果測量不確定度。校準原始記錄格式見附錄A（推薦），校準證書內(nèi)頁格式見附錄B（推薦）。9復校時間間隔傳感器的復校時間間隔是由儀器使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決定的，因此，送校單位可根據(jù)實際使用情況自主決定復校時間間隔。建議復校時間間隔不超過12個月。附錄A礦用溫度傳感器校準記錄格式（推薦）記錄編號：溫度：℃相對濕度：%委托單位：校準地點：出廠編號：制造單位：型號：量程：℃校準依據(jù)：計量標準：測量范圍：不確定度/準確度等級/最大允許誤差：證書編號及有效期：校準地點：□現(xiàn)場□實驗室一、外觀及功能檢查：□符合□不符合二、示值誤差：標準值℃儀器示值/℃示值誤差%123平均值示值誤差測量結(jié)果的擴展不確定度U=℃（k=2）三、重復性：%序號123456重復性測量值四、響應時間：s序號123平均值測量值五、報警點偏差：（設(shè)定點：℃）℃序號123平均值測量值六、報警聲級強度（比A聲級）：dB序號123平均值測量值七、信號傳輸誤差：標準值℃測量次數(shù)123平均值輸出信號值轉(zhuǎn)換成溫度值℃信號傳輸誤差％傳感器示值℃輸出信號值mA或Hz傳感器示值℃輸出信號值mA或Hz傳感器示值℃輸出信號值mA或Hz傳感器示值℃輸出信號值mA或Hz傳感器示值℃輸出信號值mA或Hz校準員核驗員校準日期年月日

附錄B礦用溫度傳感器校準證書內(nèi)頁格式（推薦）校準結(jié)果一、外觀及功能檢查：二、示值誤差：測量范圍℃標準溫度值℃校準誤差%示值誤差測量結(jié)果的擴展不確定度為：U=℃，k=2三、重復性：四、響應時間：五、報警點偏差：六、報警聲級強度：七、信號傳輸誤差：以下空白（End）

附錄C礦用溫度傳感器示值誤差校準結(jié)果的不確定度評定示例C.1概述C.1.1被校儀器：礦用溫度傳感器，測量范圍為（0～100）℃。C.1.2測量標準：標準水銀溫度計，溫度范圍（50～100）℃。C.1.3環(huán)境條件：環(huán)境溫度（22±2）℃；相對濕度≤（37±3）％。C.1.4測量方法：依據(jù)本規(guī)范中示值誤差的校準方法，將標準水銀溫度計和被校傳感器同時置于恒溫槽中，采用比較法進行校準。以90℃溫度點為例進行不確定度分析。C.2測量模型式中：——傳感器在90℃的示值誤差，℃；——傳感器的示值，℃；——標準水銀溫度計的示值，℃；A——標準水銀溫度計在90℃的修正值，℃。C.3靈敏系數(shù)各影響量的靈敏系數(shù)計算：C.4標準不確定度分量評定C.4.1輸入量引入的標準不確定度C.4.1.1被校傳感器的示值分辨力引入的標準不確定度u傳感器分辨力為0.1℃，區(qū)間半寬度為0.05℃，按均勻分布處理，包含因子k=C.4.1.2被校傳感器測量重復性引入的標準不確定度u選定一臺測量范圍為（0～100）℃、分度值為0.1℃的傳感器在90℃溫度點進行10次重復性測量，得到一組示值數(shù)據(jù)如下（℃）：88.9,89.0,89.1,89.2,89.1,89.2,89.2,89.1,89.2，89.3然后對其計算實驗標準偏差為：由重復性引入的標準不確定度分量為：由于重復性引入的標準不確定度分量u2（t）大于傳感器分辨力引入的標準不確定度分量C.4.2輸入量tsC.4.2.1恒溫槽溫度波動性引入的標準不確定度u90℃時恒溫槽的溫度波動性不超過0.10℃/10min，區(qū)間半寬度為0.05℃，按均勻分布處理，包含因子k=uC.4.2.2恒溫槽溫度均勻性引入的