温度计现场校准方法的研究

张睿

航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司质量适航部 黑龙江 哈尔滨150060

摘要:由于现场实际应用要求,一些带感应器的数码温度仪(下面称数码温度表)难以拆卸测量,以及标准装置中铂电阻温度计的贵重、精密、容易损坏,以及提供温场的配套装置恒温槽容积过大等因素,不方便进行现场校准。所以,本文对便于带于现场的装有金属保温套管的标准用数码水温测定仪和干体炉,校准场用数字温度表方法的研究。通过试验数据分析,对于国家标准场用辨识能力不超过零点一℃,环境温度最大允差不低于零点五℃,将感应器插入深度不低于200mm的数字温度表即可进行校正、测量等工作。

关键词:温度计;现场校准;方法

随着当前工业制造新型产业的不断迭代发展,对检测设备实现在线可视化检测的要求日益提高。实时可视化检测方法不但降低了人为主观因素产生的生产和检测误差,而且极大地提高了生产和检测作业的质量,为智慧生产提供了科技保障。因此逐渐形成了一种必然的趋势。高温检测技术成为其中的一个组成部分,利用实时可视化技术,把高温检测植入到全过程的管理之中,从静止标定过渡到移动实时标定,达到对高温检测设备远程标定的精确把控。从而,达到了航空制造工业领域全面溯源链、全生命周期、全产业链计量检测的目标。

1温度校准工作的意义和必要性

温度是工业生产过程中最常用的计量方法。所以,温度计被大量使用于相关的工作中。所以,各种尺寸的特点广泛应用于各种场所。按照有关规定和环境要求,对计量仪器作出适当的检验。

由于各种因素,高温计算设备的校准非常有价值,而且是必不可少的。首先,在人才紧缺以及提升生产过程质量的背景下,对于高温的校正显得更加关键。计量准确度的提升不但能够节约原材料,而且能够降低废水排放量。其次,温度计的校准和安全性密切相关。因此,一旦化工厂使用的计量仪器无法给出正确的计量数值,从而造成化工流程的错误监控,那很可能会带来爆炸的危险。

实际工作中,温度校正的重要意义也是不言而喻的。因此,对于家用煤气的水消耗量计算以及加油站燃油泵上的油表的温度标定,都有着重要作用。所以,热电偶或电阻温度计的定期校正显得十分必要,它有助于重新确定温度值的可靠性并确定随时间推移所引起的任何改变。如果在校正中出现什么问题,应该在流程受损时进行校正并更新温度计。

2温度计校准的现状及技术难点

高温检测设备涵盖了飞机制造产品研发与制造的全过程,涵盖了整个产品寿命周期,并渗透到各个阶段、各个方面制造和物流管理,因此具备有数据跨度广、数据量大、使用场合种类丰富的优点。由于商用航空器产品在高温检测方面的特点远高于其他领域产品的特点,所以其工艺标准中规定的可靠性方面也比较严苛。在各种生产环节中(如制造工场、电子洁净工厂、运输需经受极限高温和潮湿的条件等)对高温参数均有严苛的标准满足性规定。且还必须对高温、潮湿环境进行长时间的持续检测,从而确保整体系统达到良好状况。不符合规定的气温、相对湿度会造成产品缺陷,从而影响航空产品特性、产品质量安全性、产品可靠性。

尽管温度计的在线校正技术在目前市场上使用普遍,但在航空制造业领域若要深入推广却具有相当的技术难度,且往往无法充分适应市场需要。究其原因,由于在航空制造领域的高温检测技术相比于其他生产行业来说,有着极其特殊性。因此航空制造领域高温在线检测的主要特征,可概括为如下三点.

2.1复杂工况的限制

商用飞机制造的整个制造流程中,共涉及到近四十二个主要检测阶段,超过二万种重要的检测数据,近二万余种测量项目,都必须进行全机级、系统级以及部分系统级别的检测认证。由于工作条件复杂、方法多种多样,必须适应不同极限温度、环境条件下的检测要求。而且,为了进一步要求设备更先进,整个制造流程中必须融入先进材料等前沿技术,随着各类定制化装置和高智能化设备持续不断的投入使用,寒暑表校准方法也在朝着系统级别检测标准进一步规范化的趋势推进。但是,由于许多高智能化设备的数据、接口无法共享,且通用性较差。从而导致了各个系统的自由度较小、接口不够完备、可测量度不足。所以,必须对这些装置或者技术进行重新设计和进行二次开发。

2.2校准规范的限制

受到传统温度检测使用的校准方式影响,目前很大多数装置已通过传感器的拆卸并送往试验室,之后再置于温度测定箱提供的温度场中,并采用了比对测定值与预设值期间误差检测装置是否是符合测量条件的校准方式。拆卸分离使计量校准的时间成本和经济成本显著增加,这也对怎样开发出一种能够在符合校准标准的时候,更有效地实现校准任务的控制系统,提出了更高的技术要求。

2.3接口协议的限制

温度检测仪器的产品名称繁多,但究其原理,传感器所测量到的温度数值能够即时的透过USB接口、RS232/485或者网线等连接方式,将数据信号输送至PC机。或者先储存到无可丢失的数据库中,就算系统掉电,资料也不能损失。

在PC机上还必须编制相应的控制过程

,而且编制控制的工作量也相当大。此外,在不同的PC机上应用中也必须配备驱动,而且由于操作系统的更新,应用软件和驱动速度都需要相应提高。因此操作系统的易用性和通用性还不够强。但庆幸的是,当前世界上的大部分的数字式温度仪表都已经安装了驱动,以及相应的数据处理软件。计算机与温度控制仪器之间已经可以形成相互独立的输入与读取通道。而上位机控制软件也能够通过使用HID接口对下位机系统实现读写功能。使它们相互之间都能够进行通信、读取温度数据的工作,而仅仅缺少了一个校准过程。根据这些问题,我们可以通过捕捉温度仪器的信息,并进行每一个装置对计算机之间的通讯,实现协议、分析。从而确定最有价值的信息,即根据温度及设备中数据的字节部分,决定了温度仪器数据的通讯形式。就这样,完成了各种类型温度控制仪器及温度控制箱的数据通信和自动校正工作,其设计的最大难点实际就是集成了各种常用温度计型号的信息,并为之加入了校准功能的编程。

3自动校准过程实现方案

数字式的温度传感器、变送器、记录仪,通常使用JJF1076-2020实现气温、相对湿度的标定。按照本标准所述,在测量的环境中,有一个温度控制器用来供给均匀的温度场,将被测量仪器放入其中,再与精密的露点仪传感器一起放置,作为标准仪器。当室温值达到稳定后,再从低湿至高湿,各间隔百分之十RH作为下一次标定点以确定温湿度值,当温湿度值波动趋于稳定并保持十min时,便可在间隔的二min内分别对标准差与被测量值进行下一次读数,共需记录三组读数,然后再对下一次标定点进行重新标定,以此类推,直到对每个标定点的测量都进行了结束.

根据程序的类型和语言,可以采用上位机软件程序对以上校正过程,创建了自动的校正过程并完成测试步骤,进而完成了温度箱、温度计全校准过程。最后对原程序页面重新编写,形成可视化窗体,并加入相关的控件,便于校准的应用。

为了将各种型号的温度计做为统一数据管理工具和软件集中发布,可统计和创建覆盖各种型号温度计的指令清册。后期,对于新型号温度计只需要输入清册即可。

该方法可以大幅度降低了人为的或分析的错误率,将检测加分析工作时限缩减到了原来一零点五,从而大大提高了校准效率。

4结束语

通过温度计的实时校准技术,综合人、机、料、法、环技术的联接,对计量检测工作、计量测试数据和测量检验结果实施全面业务流程控制,以软件技术推动产品检测。将标准作业过程、可测目标的分析、报表形式整合到检测仪器的信息采集程序中,使现场规范化,实现工作任务,最大程度上减少人为因素的干扰,实现信息完整、真实、实时、可控制。实现以计量检测要求、计量检测目标分析、计量检测数据管控、计量检测成果管理为主线的统一计量检测服务信息化控制平台。

参考文献

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