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宁亮:解读JJF 1472-2014过程仪表校验仪校准规范

2017/6/21 13:40:11 分类:计量检定 
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JJF 1472-2014《过程仪表校验仪校准规范》的作者宁亮、陈清平根据规范实施后各行业、各部门咨询反馈的意见对规范进行深入解读,并对规范执行过程中需注意的问题进行阐述。

1、制定背景
过程校验仪是一种能用来测量和输出多种信号(包括电压、电流、电阻、频率及各种分度号的热电偶、热电阻模拟信号)的多用途电子设备,主要用于检验和校准分布在工业过程控制环节中的各种过程控制仪表。过程仪表校验仪不仅可以用于生产过程现场,还可用于实验室的检定校准,应用范围非常广泛,其量值的准确与否直接影响到电力、化工、石油等行业的生产与安全。因此规范过程仪表校验仪的校准方法,使其完善、科学、合理,保证其量值有效溯源具有重要的意义。

JJF 1472-2014《过程仪表校验仪校准规范》是首次制定的国家校准规范,由河南省计量科学研究院起草,于2014年8月1日经国家质检总局批准发布,自2014年11月1日起在全国实施。

2、规范的主要内容解析
本规范主要规定了过程校验仪的适用范围、引用文件的说明、过程校验仪的用途原理、计量特性、校准条件、校准项目和校准方法、校准结果表达、复校时间间隔等内容。

2.1 制定的依据及适用范围
JJF 1472-2014依据国家计量技术规范JJF 1071-2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》编制,参考了JJF 1309-2011《温度校准仪校准规范》、GB/T 13978-2008《数字多用表》、GB/T 15637-2012《数字多用表校准仪通用规范》、GB/T 16839.1-1997《热电偶第1部分:分度表》、JB/T 8622-1997《工业铂热电阻技术条件及分度表》、JB/T8623-1997《工业铜热电阻技术条件及分度表》等文件。

本规范适用于具有输出直流电压、直流电流、直流电阻、频率、热电偶模拟信号、热电阻模拟信号功能,以及同时具有测量交直流电压、交直流电流、直流电阻、频率、热电偶信号、热电阻信号功能的过程校验仪的校准。也适用于具有部分以上测量和输出功能的过程仪表校验仪的校准。

2.2 计量特性
规范中的附录F给出了过程校验仪的基本误差表达式,在此基础上规范正文用两个表格给出了过程校验仪的计量特性,其中表1给出了过程仪表校验仪的电压、电流、电阻、频率输出/测量范围及(a+b)的取值范围,表2给出了热电偶、热电阻模拟输出/测量范围及误差限。需要注意的是热电偶和热电阻的模拟输出/测量误差限为校验仪所有热电偶和热电阻型号中最优指标。

2.3 校准项目
校准项目主要包括直流电压输出功能、直流电流输出功能、电阻输出功能、频率输出功能、热电阻模拟输出功能、热电偶模拟输出功能、直流电压测量功能、交流电压测量功能、直流电流测量功能、交流电流测量功能、电阻测量功能、热电阻测量功能、热电偶测量功能、频率测量功能,对于有直流电流输出功能的校验仪还应对其直流电流输出的负载特性进行校准。

在校准时,可根据用户的需求及被校过程校验仪的功能选择上述校准项目中的部分项目进行校准。

3、规范执行中应注意的问题
3.1适用范围特
别需要说明的是本规范适用的过程校验仪需同时具有测量和输出功能这一点,因为只具有测量功能的有直流电压表、直流电流表等规程或规范,只具有输出功能的有直流标准电压源等规程或规范。

3.2 校准方法的说明
①热电阻模拟输出功能的校准
对于热电阻模拟输出功能的校准,根据标准器的不同,规范中给出了两种方法。

若标准器的读数可以显示为相应的温度值,且准确度满足要求,则可以直接读取校验仪和标准器的读数,按规范中的公式(1)计算误差。

若标准器只能显示电量值,则应按规范中的公式(2)计算误差。公式中过程校验仪显示的各温度值对应的标称电量值可通过查《热电偶热电阻分度表》得到,也可以通过软件计算得到。

公式中出现的微分电阻或塞贝克系数的具体含义如下:微分电阻表示当温度改变时电阻值的相对变化,定义为dR/dt=ΔR/ΔT,其中ΔR为电阻变化量,ΔT为温度变化量;塞贝克系数是热电材料的重要性能之一,定义为dE/dt=ΔV/ΔT,其中ΔV为塞贝克电动势变化量,ΔT为热电偶测量端温度变化量。

②热电偶测量功能及模拟输出功能的校准
对于热电偶测量功能和热电偶模拟输出功能的校准,本校准规范适用的是无参考端温度自动补偿功能或参考端温度采用外补偿的过程仪表校验仪。对于参考端温度采用内补偿的过程校验仪热电偶功能的校准不在本规范的适用范围内,可参考JJF 1309-2011《温度校准仪校准规范》中的相关内容。

在使用本规范校准热电偶测量功能和模拟输出功能时,要注意使用铜导线连接校验仪和标准器,特别是TC接口时,不能使用各型号的补偿导线。对于参考端温度采用外补偿的过程校验仪,校准前需要将过程校验仪的热电偶冷端温度补偿设为0℃,再进行校准。

和热电阻模拟输出功能类似,对于热电偶模拟输出功能,同样根据标准器的不同,规范中给出了两种方法。

③频率测量功能的校准对
于频率测量功能的校准,如果所选择的标准器(如多功能校准源)输出频率的准确度足够高,满足校准要求,可不使用频率计,直接用多功能校准源的输出频率值代替频率计的读数。

④负载特性的检查负载特性检查时,所选用的标准电阻箱应能承受负载特性试验时通过的电流。若过程仪表校验仪的说明书中有相应的要求,则所加负载从空载到满载时,电流输出值的相对变化量应满足其说明书要求。否则,应调节过程校验仪输出直流电流20mA时,调节负载从0Ω加至1kΩ,电流值的相对变化量应不大于其最大允许误差的1/5。

其中,直流电流输出的负载特性检查时,要求负载至1kΩ,是与正在报批的国家标准《工业过程校准器》保持一致的。

由于过程校验仪种类较多,其功能和用途也各不相同,在实际的校准过程中,应根据客户的具体需求进行校准项目的选择。本规范中仅给出了各项目的校准方法,不作合格性判别,用户应根据自身的需求对校准证书中的数据及不确定度进行确认。

以上是在规范起草过程中的一些体会,如在新规范执行过程中发现问题,欢迎提出,大家共同探讨。
作者简介:宁亮、陈清平,两位工程师均为JJF1472-2014的起草人,现就职于河南省计量科学研究院电磁计量研究所(河南省郑州市花园路21号,邮编:450008 )


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