本文根据温湿度变送器实际使用情况及长期校准累积的经验，专业介绍温湿度变送器校准方法和温湿度变送器校准所需主要配套设备配置情况。
温湿度变送器校准方法
1、标准器和主要配套设备
温湿度变送器校准需要温湿度校验箱、精密露点仪、恒温槽、二等标准铂电阻温度计、电桥或数字多用表、数字直流电流表、直流电源这些标准器和主要设备。
①温湿度校验箱：相对湿度量程为5%RH-95%RH，相对湿度稳定性为±0.8%RH，相对湿度均匀性1.0%RH，温度量程为5℃-50℃，温度稳定性为±0.1℃，温度均匀性为0.3℃。
②精密露点仪：测量范围为-20℃DP~40℃DP，测量误差限为±0.2℃DP，具有相对湿度显示功能，显示分辨力0.1%RH以上。
③恒温槽：温度范围为-30℃~100℃，工作区域最大温差不大于0.10℃，10min内温度稳定性为±0.02℃。
④二等标准铂电阻温度计：准确度等级为二等，测量范围为-189.3442℃~419.527℃。
⑤电测仪器：电桥或可测量电阻的数字多用表，0.005级及以上等级，与标准铂电阻温度计配套使用。数字直流电流表：测量范围为0~30mA，准确度等级为0.01级~0.05级，用于测量被测温湿度变送器电输出电流。直流电源：双路0~30V可调，输出直流电压纹波<1%。
2、环境条件
环境温度：15℃~25℃，湿度：<85%RH。
3、温湿度变送器校准项目和校准方法
①校准点的选择根据温湿度变送器使用情况，温度校准点可选15℃、20℃、30℃，湿度校准点可在设定温度后(20℃或25℃)，从10%RH至90%RH，每间隔10%RH选择一个校准点。另外，温湿度校准点的选择也可根据用户实际需求来确定。
②温度示值误差校准
由于高准确度温湿度变送器温度传感器测量最大允许误差为±0.3℃，温湿度检定箱提供的温度场均匀性、波动性较大，不适合用于开展高准确度温湿度变送器温度参数的校准，选用恒温槽、二等标准铂电阻温度计作为温度标准器进行温湿度变送器温度参数的校准。具体校准方法为：将被测仪器感温探头放置在内径略大于感温元件的玻璃试管中，管口用脱脂棉塞紧，降低对流传热的影响。将装有被测仪器感温元件的试管和标准铂电阻温度计分别插入恒温槽中，插入深度保持在恒温槽工作区域，以减小外部环境对其测温的影响。同时为减小恒温槽温度不均匀性引入的误差，应尽可能保证标准铂电阻温度计插入深度与被测仪器插入深度相同，且标准铂电阻温度计与被测仪器感温探头尽量靠近。稳定后，每隔2min左右记录标准铂电阻温度计和被测仪器数据，共记录3次。温度误差计算公式如公式1所示。
式中：ΔIt为被测温湿度变送器各温度被校点测量误差，mA；
为被测温湿度变送器温度被校点实际输出的平均值，mA；Itm为被测温湿度变送器的温度输出量程，mA；tm为被测温湿度变送器的温度输入量程，℃；t0为被测温湿度变送器温度输入的理论下限值，℃；t为标准铂电阻温度计测得的平均温度值，℃；It0为被测温湿度变送器温度输出范围的下限值，mA。
③相对湿度示值误差校准
把被测仪器放入温湿度检定箱中，在20℃或25℃时，从低湿到高湿依次设定湿度校准点。当校准箱内的湿度达到设定值并稳定后记录数据，先读精密露点仪，后读温湿度变送器的输出值，隔2min后再次记录，共记录3次。湿度误差计算公式如公式2所示。
式中：ΔIH为被测温湿度变送器各湿度被校点测量误差，mA；
为被测温湿度变送器湿度被校点实际输出的平均值，mA；IHm为被测温湿度变送器的湿度输出量程，mA；Hm为被测温湿度变送器的湿度输入量程，%RH；H0为被测温湿度变送器湿度输入的理论下限值，%RH；H为精密露点仪测得的平均湿度值，%RH；IH0为被测温湿度变送器湿度输出范围的下限值，mA。
温湿度变送器校准实例分析
以某个温湿度变送器为例来说明温湿度变送器的校准方法。该变送器温度测量范围为0-50℃，湿度测量范围为0-100%RH，温湿度输出均为标准电流信号4-20mA。温度校准点为5℃、20℃、50℃，湿度校准点为20℃下40%RH，60%RH，90%RH。校准数据分别如表1和表2所示。
表1 温度示值误差校准数据
序号 温度校准点 5℃ 20℃ 50℃
1 标准 5.1℃ 20.1℃ 50.1℃
被检 5.599mA 10.401mA 19.997mA
2 标准 5.1℃ 20.1℃ 50.1℃
被检 5.598mA 10.401mA 19.996mA
3 标准 5.1℃ 20.1℃ 50.1℃
被检 5.599mA 10.400mA 19.997mA
平均值 标准 5.1℃ 20.1℃ 50.1℃
被检 5.599mA 10.401mA 19.997mA
表2 湿度示值误差校准数据
序号 湿度校准点 40%RH 60%RH 90%RH
1 标准 39.9%RH 59.8% 89.6%RH
被检 10.685mA 13.778mA 18.669mA
2 标准 39.9%RH 59.8% 89.6%RH
被检 10.688mA 13.786mA 18.66mA
3 标准 39.9%RH 59.8% 89.6%RH
被检 10.682mA 13.782mA 18.703mA
平均值 标准 39.9%RH 59.8% 89.6%RH
被检 10.685mA 13.782mA 18.699mA
根据公式1和公式2计算得到的校准结果如表3和表4所示。
表3 温度校准结果
校准点(℃) 标准值(℃) 实测输出值(mA) 温度示值误差(mA)
5 5.1 5.599 -0.033
20 20.1 10.401 -0.031
50 50.1 19.997 -0.035
表4 湿度校准结果(20℃时)
校准点(%RH) 标准值(%RH) 实测输出值(mA) 湿度示值误差(mA)
40 39.9 10.685 +0.301
60 59.8 13.782 +0.214
90 89.6 18.699 +0.063
本文介绍了温湿度变送器的工作原理，并提出一种用于高精密温湿度变送器的校准方法，以二等标准铂电阻温度计和精密露点仪为标准器，通过校准温湿度变送器温、湿度示值误差，保证了温湿度变送器输出量值的有效溯源，最后利用该方法对某公司生产的高准确度温湿度变送器进行了校准。所述校准方法简便快捷，操作性强，能够满足高准确度温湿度变送器的性能和使用要求，具有较大的实际应用范围。
作者：重庆市计量质量检测研究院 刘颖、张雯、张维礼、罗涵、张惠敏、龚子瑶
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