JJF 1049-1995 温度传感器动态响应校准规范.pdf

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1、JJF J-f I华人民共不川因fH( i f r，t技术规范温度传感器动态响应校准1995年11月7日批准1996年6月1日实施国家技术监督局目录榄述. . . . . . . . ( 1 ) 一技术要求. . . . . . (1 ) 一校准条件. . . . . . . . . . . (2) 四校准项目和校准方法. . . . . . . . . . . (4) 五校准结果处理和校准间隔. . . . . . . (5) 附录附录1水流环境校准装置示意图. . . . . . . (7) 附录2低速气流环境校准装置示意图. . (8) 附录3热校准风洞示意罔. . . . . . (9

2、) 附录4常温校准风洞示意图. . . . .们的附录5水流或低速气流环境校准热响应时间记录格式. . . (11) 附录6水流或低速气流环境校准热响应时间校准证书背面格式. . . . (12) 附录7高速气流环境校准时间常数记录格式. . . . . . . . . . (13) 附录8高速气流环境校准时间常数校准证书背面格式. . . (1的温度传感器动态响应校准规范Calibration Specification of Temperature Sensor s Dynamic Response JJG 1049-95 本校准规范经国家技术监督局于1995年11月7日批准，并自1996

3、年6月1日起施行.归口单位:航空工业总公司第301研究所起草单位=航空工业总公司第304研究所上海工业自动化仪表研究所本规范技术条文由起草单位负责解释.本规范主要起草人z廖理(航空工业总公司第304研究所)吴淑镀ct海工业自动化仪表研究所)赵时安(航空工业总公司第304研究所本规范参加起草人=史新昌(航空工业总公司第304研究所)朱德忠(清华大学李尚礼(航空工业总公司171厂JJG 1049-95 共14页第l页温度传感器动态响应校准规范本校准规范适用于测量流体温度的接触式温度传感器的动态响应特性校准工作.温度传感器主要包括热电阻和热电偶.温度范罔由室温 1 700 c，流体速度范围由O.4m

4、/s马赫数M=O.05-0. 95. 一概述流体温度的测试，绝大多数采用接触式温度传感器.只有接触式温度传感器与测试环境达到热平衡后，传感器反映的温度值才是所需测试流体温度.温度传感器在测量变化较快的流体温度时，一般不能立刻反映被测温度，需要一定时间后才能达到热平衡状态.传感器的动态响应特性是指温度传感器的温度与被视l介质温度增量之问的关系，一般用微分方程或传递函数的形式表示.在实际校准中，我们常用温度传感器对阶跃温度的响应来描述其动态响应特性，动态响应特性的特征参数主要有热响应时间(ThermalResponse Time)和时间常数(TimeConstant ).热响应时间是指环境温度出现

5、阶跃变化时，温度传感器的输出温度变化到相当于该环境温度阶跃量的某个规定百分数时所需要的时间，记为达到阶跃温度量的10%，50%和90%所需要的时间分别记为旬.1，0.5(.9对于按一阶传递函数处理的温度传感器，达到阶跃温度茧的63.2%所需耍的时间称为时间常数，记为.传感器的热响应时11或时IIJ常数不但与传感器本身的材料、构造有关，而且与被测流体、使用和校准工况都有关系.温度传感器动态校准，即传感器响应时间校准过程主要包括:产生稳定的校准工况(稳定的速度场、温度场h使温度传感器接受温度阶跃激励;由测试系统采集被校传感器对阶跃的响应信号，计算出熟响应时间或时IIIJ常数.二技术要求1 对送校温

6、度传感器的要求共1-1页第2页JJG 1049-95 1. 1温度传感器有条件应首先经过静态标定，或给出传感器敏感元件的分度号(或表).1.2某些专用传感器要给出接线阁、提供信号变送器及使用说明书.1.3被校温度传感器的热响应时间或时间常数，应在规定的校准条件下，符合迭校单位在使用说明中提供的数值要求.三桂准条件2 产生稳定的校准环境条件校准环境主要指具有稳定的流场、温场的水流或气流环境.2.1水流校准环境条件(水流校准装置见附录。一般情况下，水流加热到高于环境温度.在30min内，水流温度的稳定度优于温度阶跃量的士1.0%. 水流速度在被授温度传感器插入方向均匀度优于10%，测量位置水流速度

7、为0.-1士0.05m/s.水流流道宽度不小于被校传感器直径的10倍-2.2气流校准环境条件2. 2. 1对于低速气流(v1.5m/s).要求校准装置(见附录2)的气流速度稳定度在10min内优于士5%.流道中心80%截面内，速度的均匀度优于土5%.温度均匀度优于温度阶跃量的1%.气流流道宽度不小于被校传感器直径的10倍.2. 2. 2对于高速气流，通常采用风洞形式的设备产生(见附录3、附录4).风洞梗准段截面k要求速度、温度均匀，脉动小.温度均匀度要求:40%中心截面内优于总温的士5%10%中心截面内优于总温的士1%核心温度脉动要求=气流总温小于1000C时，温度脉动优于士O.5C.气流总温

8、大于1OOOC时，温度脉动优于总温的士1.0%. 校准段的横截面积不小子被授传感器阳塞面积的10倍.试验段气流马赫数M.控制偏差.M为土0.005.气流总谊控制偏差.t，当气流总温小-于1OOOC时，.t为士10C，总温犬于1OOOC时6.tlJG 1049-95 共14页第3页为土20C.3 温度阶跃系统温度阶跃系统是为了给被校传感器提供一个定量的温度突变.按照校准工况所规定的温度阶跃量，给温度传感器如温度阶跃.产生温度阶跃所需的时间，应小于被校准传感器时间常数或0.5的10%.校准结果才有敢.4 采集测试控制系统主要包括整个校准设备各种监控传感器、信号传输线路、信号转换、采集、存储、处理和

9、控制等软硬设备.4. 1采集响应特性曲线，可采用数字示搜器、配置高速模数转换器的计算机或高速采样数字电压表等.记录仪表自身的响应时间应小于待校准温度传感器时间常数的10%.时间分辨为应优于待校准温度传感器时间常数的1%;输出信号放大器自身响应时间，不应超过待校准温度传感器时间常数的1%，并且放大倍数连续可谓.5 几种常见气流温度传感器校准工况规定温度传感器种类很多，使用情况各异.为了对同类传感器动态特性能直现地进行比较，建议首先要在如F表上表2规定的工况F做出一组校准结果.除此之外，用户也可根据自己的使用要求，选择其它校准工况.表l按照传感器使用温度区域规定校准温度传感器使用温度校准温度室温-

10、400c I 400-1 000 C 室温或200土10CI 室M或0士20C 1 000-1 100 c 1 400土50c 表2按照传感器使用环填中漳遣(马赫数M)范围使用流速校准流速规定核准流速小于30m/s I M=O. 050. 3 I Jf=O. 3-0. 6 I M=O. 6-0. 95 3m/s I M=0.2 I M=O.4 I M=O.6 温度阶跃量的大小对校准结果有影响，规定温度阶跃量在常温时共14页第4页JJG 1049-95 为l-50C，在200C环境时为100土20C, 600C , 1 400C环境时为200士20C(在校准报告中要注明是正或负温度阶跃).四枝准

11、项目和校准方法6 校准项目主要是热响应时间Q.l，Q.5 ，0.9和时间常数.7 水流环境中温度传感器动态响应校准方法7.1将温度传感器放入试验架.7.2将水盛满圆柱形容器中，启动加热器加热水温，同时启动搅拌器，使水流旋转.7. 3待容器内水的温度稳定后，启动操作按钮，并将温度传感器投入水容器中，同时启动记录时间的仪表.对于热电偶传感器，温度阶跃量为40-50C;对于热电阻传感器，温度阶跃量应小于10C.测量结束后，将温度传感器从水中提出，恢复到桐树状态.7.4重复7.3条操性，连续测量三次.三次的测量值与三次的平均值的偏差不得大于10%，否则再重复操作，直至满足耍求.8 低速气流环境中温度传

12、感器动态响应校准方法8. 1根据校准要求，选择合适传径的热栅框架，装入试验段导槽内，将电摞线接好.8. 2被校温度传感器装入试验段内.按规定调整好气流速度.8.3调整温度阶跃量在1020C之间.8.4记录被校温度传感器初始温度，启动热栅加热气流，同时启动记录时间的仪表.记录被校温度传感器的温度与时间的变化关系，测量结束后，关闭热栅，恢复初始状态.定.8.5重复8.4条操作，连续测量二次.其他要求同7.4条-9 高速气流环境中温度传感器动态响应校准方法9. 1在校准传感器工作前，对主要的监控传感器要进行现场标9.2根据校准要求，选择合适校准风洞.9.3按校准要求将被校温度传感器罔定在试验段的安装

13、座七9. 4开启井调节风洞系统，使校准试验段的气流速度和气流总温JJG 1049-95 共14页第5页达到要求值-9.5用温度阶跃装置改变被校传感器温度，调整到所需的温度阶跃量，记录初始状态(气流总压、静压、大气压、总温、被校传感器温度).启动温度阶跃装置，使被校传感器处于稳定的风洞流场中，产生温度突变，同时启动数据采集装置，记录被校温度传感器的温度与时间之间的变化关系，采集记录的时间应在0.5或的10倍以r.完成温度响应记录后，再记录一次终止状态.9.6同一种状态按9.5条操作方法重复1-2次.五校准结果处理和技准间隔10 高速气流环境中校准的数据处理10. 1气梳速度uv=.J2(Po-P

14、)/(1) 式中z一一空气密度(kg/m3); Po一一气流总压(Pa);P-一气流静压悍的.10.2气流马赫数MM=v/a M=J击白川(式中:a一-气体中音速(m/s).气体绝热指数k=1.4(空气),k= 1. 33(燃气)10.3质量流速GG=Mp .fiTT 式中:R一一气体常数(J/kgK)I T一一气流静温(K). 10.4气流总温To、气流静温TTo=to十273.15 T=To!(l+号!M2)(2) (3) (4 ) (5) (6) 共14页第6页JJG 1049-95 10.5热响应时间或时间常数阶跃的初始与终止温度均由被校温度传感器i卖出，终止温度取10倍时间常数后的测

15、量值.由采集的温度一时间响应曲线，经数字油波光滑处理后，可直接用作图法算出热响应时间或时间常数值.也可由多吹采集的温度一时间响应曲线，对不同的传感器建立相应的合理数学模型及计算软件，计算出热响应时间或时间常数.11 校准结果以校准证书或校准报告的形式给出，有效位数为二位.12 温度传感器动态响应特性的校准ij隔一般不起过2年.复校准时，可只做部分特性点的重复性校准.JJG 1049-95 共14页第7页附录附录1水流环撞校准装置示意图旋转容器页。因第-页-A唱-aEA 共一景附JJG 1049-95 低速气流环境校准装置示意图夹紧装置温度itJJG 1049-95 附录3稳定段气流方向I啕温偶

16、+ 1 共11页第9页热校准风洞示意罔扩散段I i 大气压力川、-111共14页第10页JJG 1049-95 附录4常温校准风洞示意罔大UEfJH采数系绕压力传感器稳定段气流方向-叫画-总压感头总温传感器/位移机构转换开关温度响应记录tx.JJG 1049-95 共14页第11页附录5水流或低速气流环境校准热响应时间记录格式编号生产厂2试验介质g室温:C J试仪器及设备:阶跃的百次数分数%2 3 平均2 3 平均2 3 f均校准z校准日期及时间=型号及规格:流速:(mis) 申报热响应时Ihj: (s) 初始值终值温度响应结论阶跃时间 s 记录:核验:共14页第12页附录eJJG 1049-

17、95 水流或低速气流环境校准热响应时间校准证书背面格式编号1.检定用介质:2.介质流速z3.置入深度s校准结果阶跃的百分数阶跃温度4.温度传感器直径z热响应时间11G 1049-95 共14页第13页附录7高速气流环境校准时间常数记录格式型号g规格s编号g校准设备z室温z 相对湿度z% 姿态角z序号2 3 4 . 气流马赫数气流总温 初始温度 终11:温度 时间常数 主主它校准g核验z校准日期g年月日共14页第14页JJG 1049-95 附录8高速气流环境校准时间常鼓校准证书背面格式校准结果序传感器传撼器气流质量量F态角气流阶跃时间号型号型号马事事敬流速总温温度常敬阶跃方式:校准环境介质z其它:(京)新登字024号1华人民共和国国家计量技术规范温度传感器动态响应校准lJG 1049-95 同家技术监督局颁布普1罔计量出版社归版北京何平旦两街甲2号邮政编码113 1同t-量出版社印刷厂印刷新华书店北古发行所发行版权所有不得翻即铃850X 1168毫米32汗牛fp张0.5字数11千字1996年3月第l版1996年3月第1次印刷印披1一1200绕-书155026月4定价.OO元、-J小t小J电hd 飞一、-.快-郎,