如何校准温度开关

温度开关通常用于各种工业应用来控制特定的功能。与任何测量仪器一样，它们需要定期校准，以确保工作准确可靠——缺乏校准或校准不准确，可能会产生严重后果。例如，校准温度开关不同于校准温度传感器或传感器，所以这篇博客文章旨在解释如何正确校准温度开关。让我们开始!

表的内容

在我们深入讨论细节之前，先来看一段关于这个话题的视频:

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温度开关是如何工作的?

简而言之，温度开关是一种测量温度并在程序设定的温度下提供所需功能(开关开启或关闭)的仪器。

最常见的温度开关之一是电暖器中的温控器开关。您可以将恒温器设置到所需温度，如果房间温度低于设定温度，恒温器将打开散热器;如果室内温度高于要求，恒温器将关闭加热。

在实际操作中，设置点和复位点之间有一个很小的差异，因此当温度达到设置点时，控制器不会开始振荡。这种差异被称为滞后，或死带。在上面的散热器例子中，这意味着当恒温器转到20°C(68°F)时，散热器可能在温度低于19°C(66°F)时开始加热，并在温度为21°C(70°F)时停止加热，显示2°C(4°F)死区。

自然，温度开关在工业上有许多不同的应用。

温度开关校准的主要原理

我们将在本文后面研究温度开关校准的细节，但首先，让我们简要总结一下校准温度开关时要记住的主要原则：

为了校准温度开关，你需要缓慢地改变开关输入(温度敏感元件)的温度，同时测量开关输出，以查看开关在哪个温度下改变了状态。然后你需要把温度调回来，找到“复位”点，在那里开关恢复到原来的状态。

当输出状态改变时，你需要记录在那个准确时刻的输入温度。

开关输出通常只有两种状态，例如打开或关闭。

基本术语

通常讨论的一个术语是开关类型是否正确常开（否）(或关闭），或常闭（NC）(或（开幕式）．这表示开关触点默认是打开的还是关闭的。在测量环境温度时，温度开关通常处于默认位置。

工作点也可称为设定点和复位点，或接通点和断开点。

操作点之间的温差被称为死区. 如果开关在完全相同的温度下工作，则需要在闭合/断开操作点之间存在一定的差异，以防止开关可能在接通和断开时振荡。对于需要非常小死区的应用，提供额外的逻辑以防止开关振荡。

开关输出可能是机械(开启/关闭),电子,或数字．

干/湿有时也会讨论开关。干表示输出闭合或断开，而湿表示存在表示两种开关状态的不同电压电平。

当开关断开时，有些开关的触点上有市电电压。这对人员和测试设备来说都是一个安全问题，所以在测试开关时应该考虑到这一点。

关于术语的更详细的讨论可以在这篇博文中找到:

压力开关校准

你的温度传感器是独立的还是附加的?

由于温度开关需要测量温度，所以需要有温度传感元件，也就是温度传感器。

在某些情况下，温度传感器是一个单独的仪器，可以从开关上取下，而在其他情况下，传感器固定在开关上，因此它们不能被分离。

这两种不同的场景需要非常不同的方法来校准开关。

如上所述，您需要为开关输入提供缓慢变化的温度。这取决于开关是否有固定温度传感器或传感器是否可以拆下，这是非常不同的。

接下来让我们看看这两个不同的场景。

#1 -带有独立/可拆卸温度传感器的温度开关

在某些情况下，可以将温度传感器从温度开关上取下。传感器通常是通用的标准传感器，如Pt100传感器(或热电偶)。在这些情况下，您可以使用模拟器或校准器来模拟Pt100传感器信号，生成一个缓慢的温度斜坡(或一系列非常小的步骤)作为开关的输入，从而在没有温度传感器的情况下校准开关。

当然，您还需要校准温度传感器，但可以在固定的温度设定点使用正常温度传感器校准，而不需要缓慢地倾斜温度，这使传感器校准更容易(和更少的不确定性)。

在精确的应用中，开关可以通过使用校正系数(如ITS-90或Callendar van Dusen)来补偿RTD传感器误差，因此在模拟温度传感器时，传感器模拟器应该能够考虑到这一点。

在这篇早期的文章中找到更多关于温度传感器校准的信息:如何校准温度传感器．

你可以校准传感器和开关一起作为一个环路;你不需要分别校准它们。但是如果你没有一个系统产生一个缓慢的，受控的温度斜坡，分开校准比较容易。

如果可拆卸的温度传感器不是标准传感器类型(既不是RTD也不是热电偶)，那么你不能真正校准传感器和开关分开，因为你既不能测量也不能模拟非标准传感器的信号。在这种情况下，你需要校准他们作为一个仪器时，他们是连接。

#2 -带有集成/固定温度传感器的温度开关

如果您的温度传感器固定在您的温度开关上，并且不能被拆除，您需要将它全部校准为一个仪器。在这种情况下，您需要生成一个带有温度源的温度斜坡，将温度传感器插入其中。

在校准之前

与任何过程仪器校准一样，在开始前,将测量与过程隔离，与控制室沟通，确保校准不会引起任何警报或不必要的后果。

目视检查开关，确保它没有损坏，所有连接正常。

如果传感器脏了，应在将其插入温度块之前进行清洁。

生成一个缓慢的温度斜坡作为输入

如果要同时校准温度开关及其温度传感器，则需要在安装开关温度传感器的温度源上产生一个足够慢的温度斜坡。

这意味着您需要有一个温度源，它可以以恒定的速度生成受控的温度斜坡，慢到应用程序需要的程度。

在实际操作中，可以快速达到接近校准范围的温度设定值，让温度完全稳定下来，然后开始缓慢地跨越校准范围提高温度。校准后，您可以迅速返回到室温。

像这样的温度斜坡通常是由温度干燥块．并不是所有的干块都能够生成适当的缓慢坡道。你还需要能够非常精确地测量产生的温度，同时能够测量开关输出信号。此外，校准系统应该有能力在开关输出改变其状态的准确时刻自动捕捉输入温度。

并不是所有的温度校准系统都能做到这一切，但不用说Beamex MC6-T温度校准器都能自动完成。不仅如此，它还可以做很多其他的事情，所以请确保你检查它!

使用外部参考温度传感器-不要使用内部参考温度传感器!

温度干燥块始终有一个内部参考传感器，但校准温度开关时不要使用此选项！

内部参考传感器位于温度块的底部，加热和/或冷却。内部参考传感器通常也靠近加热/冷却元件，并对任何温度变化做出快速响应。

从温度块，温度将转移到插入和从插入它将转移到实际温度传感器。这意味着在内部参考传感器和被校准的传感器(位于插入孔中)之间总是有一个显著的延迟(滞后)。

在固定温度点进行的正常传感器校准中，此延迟并不重要，因为您可以等待温度稳定下来。但对于温度开关校准而言，此延迟会产生巨大影响，并会导致校准结果出现重大误差！

而不是使用内部参考传感器，你应该使用外部参考传感器与待校准开关的传感器一起安装在插件中。外部参考传感器应具有与温度开关传感器相似的特性，以便它们以相同的方式工作，具有相似的滞后。

至少确保参考传感器和温度开关传感器的尺寸尽可能相似（例如，相似的长度和直径）。确保传感器具有相同的长度意味着它们将以相同的浸入深度同样深入插件。不同的浸入深度将导致校准误差和不确定度。

当然，参考温度传感器也需要用精确的测量设备来测量。

测量开关输出

一旦你计算出了输入温度斜坡，你还需要测量开关输出端子及其状态。

对于传统的开/关开关，需要有一个可以测量开关触点是开还是关的设备。

如果开关更现代，有一个电子输出，你需要能够测量它。这可能是mA信号的电流测量，或电压信号的电压测量。

无论如何，由于开关输出有两种状态，您需要有一个可以测量和识别这两种状态的设备。

捕获操作点

要手动校准，你需要启动温度斜坡和监控开关输出。当开关状态改变时，需要读取输入温度是多少，即参考温度传感器正在读取什么。那是温度开关的工作点。通常你想要通过增加和降低温度来校准两个操作点(“设置”和“复位”点)，以看到它们之间的差异，这是滞后(死带)。

如果你不想手动操作，那么你需要一个可以自动执行所有必需功能的系统，例如，它需要:

产生温度斜坡，在所述开关的所需温度范围内，以所需的速度上升和下降
测量开关输出状态(开/关、通/关)
测量插入到温度源中的参考温度传感器
捕捉开关改变状态时的温度

这个Beamex MC6-T可以做到这一切，甚至更多。

温度开关校准步骤概述

最后，让我们简单总结一下校准温度开关的步骤:

预校准准备(从工艺中断开，安全隔离，目视检查，清洗)。
将温度开关的温度传感器和参考传感器插入温度源。
将开关的输出连接到测量设备，测量开关的开/关状态。
迅速将温度升高到接近开关的工作范围，并等待其稳定。
非常缓慢地提高开关额定工作范围内的温度。
当开关输出状态改变(设定值)时，捕捉温度源中的温度。
慢慢地从另一个方向倾斜温度，直到开关再次工作(复位点)。捕获温度。
重复步骤5到7的次数，以找到开关的重复性。典型的练习是重复三(3)次。
迅速将温度恢复到室温。
记录校准结果。
如果校准失败，开关不满足精度要求，应进行必要的调整、维修或更换。
如果调整是同步进行的，则重复整个校准过程
将开关连接回进程。

上面的图表演示了温度开关校准过程中的温度循环示例。在开始时，你可以快速达到一个接近校准范围的温度点，让温度完全稳定下来，然后开始缓慢地在校准范围内升高和降低温度，以捕获设置和复位点。在这个例子中，做了三次校准重复来记录开关的重复性。校准后，您可以迅速降低温度回到室温。

记录校准、计量溯源和校准不确定度

关于温度开关校准或任何校准的一些重要提示：

文档-校准应始终有文件记录;这通常是通过校准证书来完成的。

计量溯源-校准设备应具有对相关标准的有效计量溯源性。

有关计量溯源的更多信息，请查看这篇博文:

校准中的计量溯源性-可溯源吗?

校准的不确定性-校准不确定度是每个校准过程的重要组成部分。你应该知道你的校准过程和校准设备有多“好”，以及该过程和设备是否提供足够低的不确定性用于有关的校准。

有关校准不确定度的更多信息，请查看以下博客：

假人校准不确定度

用于温度开关校准的Beamex解决方案

Beamex提供了一个全自动系统为校准温度开关。解决方案的核心是Beamex MC6-T温度校准器。MC6-T是一款精确的多功能温度校准器，内置多功能过程校准器和通讯器技术。

使用MC6-T，您可以创建所需的温度斜坡，测量开关输出，测量参考温度传感器，并捕获操作点。所有这些都可以完全自动完成。校准结果存储在MC6-T的存储器中，从那里可以上传结果Beamex CMX或逻辑校准软件，用于将结果存储在数据库中，并生成校准证书。整个校准过程自动化，无纸化。

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