校準短小的傳感器

在加工廠中，針對個別公司的需求而設計幾種不同的傳感器是很常見的。尤其是在生命科學和食品/飲料行業(yè)。然而，這些傳感器可能很短，并且制造成奇怪的形狀，使校準變得困難。根據(jù)一般經驗，傳感器必須完全浸沒在校準設備中，且直徑至少為傳感器直徑的15倍才能被視為準確。因此，傳感器的活動部分需要處于溫度均勻區(qū)。使用油槽是解決該問題的一種方法，因為傳感器完全浸沒在軸向泵送的液體中，從而確保溫度的均勻性。

然而，對于不會被油渣污染傳感器的“純”校準，采用雙區(qū)技術的干井是答案。在某些情況下，可以使用特殊插件來減少或消除溫度耗散。

由于干井中的熱負荷而產生的熱梯度通過雙區(qū)技術進行補償。這意味著校準器能夠感知和控制散熱，允許通過簡單地提升參考探頭以匹配水平面來校準短型傳感器。

干井設計

原則上，正確測量干井溫度的方法有兩種：

? 內置控制器傳感器用作內部參考傳感器，可將干井轉換成自己的參考儀器

? 通過插件安裝的外部參考傳感器（例如ETS），從而將干井轉變成散熱器

兩種方法分別代表不確定性的各種影響：

使用內部參考傳感器校準：

內部參考傳感器默認放置在干井內。測量裝置通常放置在井底附近，圍繞插件。由于其定位，內部參考傳感器并不會測量被測傳感器所在的插件內部的溫度，而是測量其周圍區(qū)域的溫度。由于插件和干井之間的熱阻，溫度測量并不那么準確。這只會因溫度的變化而惡化，因為插件溫度通常比干井其他部分的溫度變化要慢。如果校準進行得太快，且沒有等待適當?shù)姆€(wěn)定時間，這可能會導致有害的錯誤。除此之外，重新校準內部參考傳感器也是一個麻煩的問題，因為只有干井制造商能夠進行這種校準。

使用外部參考傳感器校準：

外部參考傳感器與被測傳感器一起被直接放置在插件中，因此溫度測量更加精確。為了具有與被校準傳感器相同的熱特性，參考傳感器最好具有相同的尺寸和熱導率，以便準確地跟蹤溫度的變化。然而，這種情況很少發(fā)生，因此必須考慮延長保持時間（停留時間）。與內部參考傳感器相比，使用外部參考傳感器（如ETS）的最佳因素之一是其結果更準確，不確定性更小。在提高精確度的基礎上，外部選項還提供了發(fā)生錯誤時的可靠性和獨立性——因為無需檢查整個干井單元即可檢查外部參考傳感器。

負載干井只要環(huán)境溫度與干井溫度不同，就幾乎不可能避免熱量通過傳感器傳導，這種現(xiàn)象稱為干式傳導。放在同一插件內的傳感器越多，溫度就會“泄漏”的越多——這也適用于更厚的傳感器。除此之外，環(huán)境和插件之間的溫差越大，泄漏就越多。在實踐中，這將意味著干井運行的溫度越高，泄漏的越多。這就導致靠近頂部的插件比底部的更容易冷卻，從而產生溫度梯度。為了避免這種情況，可以通過使用兩個或更多的加熱/冷卻區(qū)來減少或幾乎消除負載效應。對于內部參考傳感器，負載效應通常更為嚴重，因為參考傳感器放置在底部附近，測量的是井周圍的溫度，而不是插件內部的溫度，這導致負載效應無法被識別，從而無法得到補償。因此，在使用外部參考傳感器時，由負載效應引起的誤差要小得多，因此不確定性要好得多。

溫度可靠的溫度源

良好的溫度均勻性和穩(wěn)定性對于干井至關重要，因為被測傳感器可能具有不同的測量區(qū)域。即使在處理大型熱負荷（例如多個或“重型”傳感器）時，這一重要因素也需要保持正確，為了解決上述熱問題，雙區(qū)域設計的加熱井將是消除被測傳感器絕緣需求的最佳步驟，從而使校準所有類型的直型傳感器成為可能。

設計包括兩個獨立的區(qū)域，每個區(qū)域都可主動控制溫度：

?井的下部的均勻性水平接近實驗室油槽，并控制校準溫度。

?井的上部通過補償井頂部和被測傳感器之間的熱量損失，確保良好的均勻性并且獨立于負載。

實現(xiàn)溫度均勻性

插件垂直方向（長度）上的溫差被稱為軸向均勻性。干井底部的溫度與頂部的溫度不同很常見。這主要是由于頂部的溫度向周圍“泄漏”。

傳感器中的實際測量元件可能以不同的長度放置，因為一些元件比其他元件更靠近尖端。這使得確保不同的傳感器暴露在相同溫度下變得極為重要。為了實現(xiàn)這一點，井底的均質區(qū)必須足夠深。因此，傳感器應保持在該區(qū)域內，其深度通常規(guī)定在40至60mm之間，以消除或減少不確定性，或至少在相同深度插入和對齊。

溫度分布

無論插件是否具有良好的熱導率，井之間總是會出現(xiàn)溫差。這通常是由以下原因引起的：

? 一個插件比另一個更易接觸到井體

? 插件負載不均，例如，一個插件可能比另一個更厚或有更多的傳感器

?兩側的加熱器和冷卻器的公差可能受到影響

幸運的是，井之間的溫差通常非常小。仍應通過熱分布研究來考慮和確定它們。

溫度穩(wěn)定性

在運行期間溫度必須保持穩(wěn)定，因為不同傳感器通常具有不同熱特性，因此需要不同的時間來穩(wěn)定。如果溫度持續(xù)變化，不同的傳感器的讀數(shù)可能不同。例如，將校準設備放置在“非受控”區(qū)域的情況下，使用外部參考傳感器將提供更準確的結果。長期穩(wěn)定性規(guī)范通常是制造商文件的一部分。

結論：

緩慢而穩(wěn)定贏得比賽-使您的校準完全自動化

眾所周知，溫度變化通常相當緩慢，由于系統(tǒng)的被動性質，系統(tǒng)每個部分都需較長時間才能穩(wěn)定在相同的溫度，從而達到平衡。校準需要時間，因為匆忙進行干井溫度校準會帶來最大的不確定性來源。因此，了解您的系統(tǒng)非常重要，例如通過測試校準程序中的各個步驟需要花費多長時間。這對于內部參考傳感器尤其重要，因為這些傳感器達到所需溫度的速度比被測傳感器快得多。因此，在過程中過早接受結果將導致重大錯誤。對于外部溫度傳感器來說，這并沒有那么嚴重，因為在平衡之前得出結果它們仍然準確。

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