温度测量是过程工业中最常用的测量方法之一。
每个温度测量循环都有一个温度传感器作为循环中的第一个组件。所以，这一切都始于一个温度传感器。温度传感器对整个测温回路的精度起着至关重要的作用。
正如任何测量仪器你想要准确，温度传感器也需要定期校准。如果你不关心精确度，为什么要测量温度呢?
在这个博文中，我会看看如何校准温度传感器和你应该考虑最常见的事情是什么？校准温度传感器时。
在我们进入细节之前，这里有一个关于如何校准温度传感器的短视频:
什么是温度传感器？
让我们从最基本的开始…讨论什么是温度传感器:
顾名思义，温度传感器是一种可以用来测量温度的仪器。它的输出信号与施加的温度成正比。当传感器温度变化时，输出也会随之变化。
有各种温度传感器具有不同的输出信号。有些具有电阻输出，有些具有电压信号，有些具有数字信号等等。
实际上，在工业应用中，温度传感器的信号通常连接到温度变送器，将信号转换成一种更容易远距离传输的格式，以传输到控制系统(DCS, SCADA)。标准的4到20 mA信号已经被使用了几十年，因为电流信号可以传输更远的距离，即使沿着电线有一些电阻，电流也不会改变。现在采用数字信号甚至无线信号的发射机。
无论如何测量温度，使用的测量元件是温度传感器。
测量温度传感器输出
随着大多数温度传感器具有电输出，该输出显然需要以某种方式测量。已经说，例如，您需要具有测量装置来测量输出，电阻或电压。
测量装置通常显示电量（电阻，电压），而不是温度。因此，有必要知道如何将该电信号转换为温度值。
大多数标准温度传感器具有使用表或公式计算电/温度转换的国际标准。如果您有非标准传感器，则可能需要从传感器制造商获取该信息。
还有测量装置，可以直接显示温度传感器信号作为温度。这些器件还测量电信号（电阻，电压）并具有内部编程的传感器表（或多项式/公式），因此它们将其转换为温度。例如，温度校准器通常支持过程行业中使用的最常见的RTD（电阻温度探测器）和热电偶（T / C）传感器。
那么如何校准温度传感器呢?
在我们讨论校准温度传感器时需要考虑的各种事情之前，让我们先看看一般的原理。
首先，由于温度传感器测量温度，您需要具有已知的温度以将传感器浸入校准它。不可能“模拟”温度，但是你必须创造一个真实的温度使用温度源。
您可以生成准确的温度，或者可以使用校准的参考温度传感器来测量生成的温度。例如，您可以将参考传感器和要校准的传感器插入液浴(最好是搅拌液浴)，然后您可以在该温度点进行校准。另外，也可以使用所谓的干块温度源。
例如，使用搅拌冰浴可以提供相当好的0°C(32°F)点校准精度。
对于工业和专业校准，通常使用温度浴或干块。可以通过编程将温度加热或冷却到某一设定值。
在一些工业应用中，它是一项常见的做法，可以定期更换温度传感器，而不是定期校准传感器。
如何校准温度传感器 - 需要考虑的事情
让我们开始挖掘温度传感器的实际校准和不同的事情来考虑....
1 - 处理温度传感器
不同的传感器具有不同的机械结构和不同的机械稳健性。
最精确的SPRT(标准铂电阻温度计)传感器，在温度实验室中用作参考传感器，是非常脆弱的。我们的温度校准实验室人员说，如果SPRT碰到什么东西，你可以听到任何声音，传感器必须在进一步使用前进行检查。
幸运的是，大多数工业温度传感器都是健壮的，能够经受住正常的处理。有一些工业传感器非常坚固，可以承受相当粗糙的操作。
但如果你不确定要校准的传感器的结构，安全总比遗憾好。
处理任何传感器都不是错误的，好像它是一个sprt。
除了机械冲击之外，温度非常快的变化可以是传感器的枢塞并损坏或影响精度。
热电偶通常没有RTD探头那么敏感。
2 - 准备
通常没有那么多准备，但有一些事情要考虑到。首先，执行目视检查，以便看到传感器看起来正常，并确保它没有弯曲或损坏，并且电线看起来正常。
外部污染可能是一个问题，所以最好知道传感器在哪里使用，以及它测量的是哪种介质。校准前，您可能需要清洗传感器，特别是如果您计划使用液浴校准。
在校准前可以测量RTD传感器的绝缘电阻。这是为了确保传感器没有损坏，传感器与机箱之间的绝缘足够高。绝缘电阻的下降会导致测量误差，这是传感器损坏的标志。
3 - 温度源
正如前面提到的,你需要有一个温度源校准温度传感器。实际上不可能模拟温度。
对于工业用途，温度干燥块是最常用的。它既方便又便携，通常还足够精确。
为了更高的精度需求，可以使用液体浴。这是无论如何都不容易便携，但可以在实验室条件下使用。
对于零摄氏点，通常使用搅拌的冰浴。它非常简单且价格实惠，但为零点提供了良好的准确性。
对于最准确的温度，正在使用固定点细胞。那些非常准确，但也非常昂贵。这些主要用于准确（和认可）温度校准实验室。
4 - 参考温度传感器
温度是由前一章提到的一些热源产生的。你显然需要非常精确地知道热源的温度。干块和液槽提供了一个内部参考传感器来测量温度。但是为了得到更精确的结果，你应该使用一个单独的精确参考温度传感器，该传感器插入与待校准传感器相同的温度。这种参考传感器将更准确地测量待校准传感器所测量的温度。
当然，参考传感器应该有一个有效的可追踪校准。发送一个参考传感器进行校准要比发送整个温度源更容易(如果你总是只校准参考传感器而不是块，记住温度块的温度梯度也很好)。
对于热力学特性，与要校准的传感器相比，参考传感器应尽可能类似地，以确保它们在温度变化期间以相同的方式行事。
参考传感器和待校准传感器应浸入温度源的相同深度。通常，所有传感器都浸在干块的底部。对于非常短的传感器，这将变得更加困难，因为它们将只浸没到温度源的一个有限的深度，你应该确保你的参考传感器浸没的深度相同。在某些情况下，这需要使用专用的短参考传感器。
使用定点电池，你不需要任何参考传感器，因为温度是基于物理现象，本质上是非常精确的。
5 - 测量温度传感器输出信号
大多数温度传感器都有一个电输出(电阻或电压)，需要测量并将其转换为温度。所以，你需要一些设备来测量。一些温度源还为被测设备(DUT)和参考传感器提供了测量通道。
如果你测量电输出，你需要将其转换成温度，使用国际标准。在大多数工业情况下，你会使用一个测量设备，可以为你做转换，所以你可以方便地看到信号的温度单位(摄氏或华氏)。
有什么意义为您使用的测量，确保了解设备的准确性和不确定性，并确保它具有有效的可追溯校准。
6 -浸没深度
浸入深度（将传感器插入温度源的深度）是校准温度传感器时的一个重要考虑因素。
我们的温度校准实验室人们在使用搅拌液体浴时给出了这种拇指的规则：
- 1%精度-浸没5直径+长度的传感元件
- 0.01％精度 - 浸入10直径+传感元件的长度
- 精度0.0001% -浸泡15直径+长度的传感元件
搅拌液体浴中的热传导优于干嵌段，并且所需的浸入深度较小。
对于干式块，Euramet建议将传感器直径的15倍与传感器元件的长度一起浸泡。所以，如果你有一个6毫米直径的传感器，其中有一个40毫米的元素，你浸入它(6毫米x 15 + 40毫米)130毫米。
有时难以知道实际元件在传感器内部有多长，但应在传感器规格中提及它。
此外，您应该知道传感器元素的位置(它并不总是位于传感器的最尖端)。
待校准传感器和参考传感器浸入相同的深度，使实际传感器元件的中点处于相同的深度。
很自然地，由于传感器很短，不可能把它们浸没得很深。这是校准短传感器时高不确定性的一个原因。
7 -稳定
记住，温度传感器总是测量它自己的温度!
温度变化得很慢，您应该始终长时间等待足以让所有部件稳定到目标温度。当您将传感器插入温度时，在传感器的温度达到该温度并稳定之前，它将始终花一些时间。
您的参考传感器和要校准的传感器（DUT）可能具有非常不同的热力学特性，特别是如果它们是机械不同的。
通常与温度校准相关的最大不确定性之一可以是校准的校准太快。
如果您最常校准类似类型的传感器，则可以明智地制作一些类型的测试来学习这些传感器的行为。
8 -温度传感器手柄
传感器手柄部分或过渡结通常具有多大的热量。如果加热过热，则传感器可能损坏。确保您知道校准的传感器的规格。
如果在高温下校准，建议使用温度屏蔽保护传感器手柄。
9 - 校准温度范围
对于温度传感器，不校准传感器的整个温度范围是很常见的。
在校准时，这一范围的顶部是您应该小心的。例如，RTD传感器如果在过高的温度下校准它，则可以永久漂移。
此外，传感器温度范围的最冷点很难/昂贵校准。
因此，建议校准传感器的使用温度范围。
10 - 校准点
在工业校准中，需要选择足够的校准点，以确保传感器是线性的。通常在整个范围内校准3到5个点就足够了。
根据传感器类型的不同，如果您知道传感器可能不是线性的，您可能需要取更多的点。
如果校准铂传感器并计划计算基于校准结果的系数，则需要在合适的温度点校准以便能够计算系数。铂传感器最常见的系数是其-90和Callendar Van Dusen系数。对于热敏电阻，可以使用Steinhart-Hart系数。
当传感器在认可的实验室中校准传感器时，也可以根据实验室的最小不确定性选择点。
11 -调节/微调温度传感器
不幸的是，大多数温度传感器无法调节或修剪。因此，如果在校准中找到错误，则无法调整该错误。相反，您需要使用系数来纠正传感器的读数。
在某些情况下，您可以补偿温度测量环路的其他部分（在发射器或DCS中的其他部分中的传感器错误。
其他需要考虑的事情
文档
与任何校准一样，需要在校准证书中记录温度传感器校准。
可追溯性
在校准中，所使用的参考标准必须对国家标准或同等学历具有有效的可追溯性。这可追溯性应该是一个完整的校准链，每个校准都有声明的不确定度。
更多关于计量可追溯性的信息，请参阅博客帖子校准中的计量可追溯性 - 你是可追溯的吗？
不确定
在校准和温度传感器校准中，你们应该知道校准过程的总不确定度。在温度校准中，校准过程(你校准的方式)很容易成为总不确定度中最大的不确定度。
有关校准不确定性的更多信息，请参阅博客帖子假人的校准不确定性
自动校准
温度校准总是一个相当缓慢的操作，因为温度变化缓慢，你需要等待稳定。如果你能自动进行温度校准，你会受益良多。校准仍然需要很长时间，但如果它是自动化的，你不需要在那里等待。
这将自然为您节省时间和金钱。
此外，当自动化时，您可以确保校准总是以相同的方式进行。
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感谢我们认可的温度校准实验室人员在制作这篇文章时的帮助。特别感谢先生。托尼阿拉多洛，我们认可的温度实验室的负责人!
