溫度顯示儀表是一種工業過程測量儀表，又稱溫度二次儀表。儀表本身并不能單獨測量溫度，必須與溫度傳感器相配、接受其信號才能測量溫度。儀表輸入信號是一種標準化、規范性的信號，通常包括符合國際電工委員會(IEC)標準、國家標準、行業標準的熱電阻、熱電偶信號以及標準化(電壓、電流)信號和在特定領域內公認的規范化信號。溫度二次儀表在與熱電偶連接測量溫度時，通常具有參考端溫度自動補償功能，可以不用外接冷端補償器直接與熱電偶連接。

常用的溫度二次儀表包括：數字溫度指示調節儀，工業過程測量記錄儀，溫度顯示儀，模擬式溫度指示調節儀，帶電動PID調節電子自動平衡記錄儀，動圈式溫度指示、指示位式調節儀表，帶時間比例、比例積分微分作用的動圈式溫度指示調節儀表等，也包括其他種類可以配接傳感器實現溫度顯示的二次儀表。



1、溫度二次儀表溯源依據
針對常用的溫度二次儀表，國家均已頒布了多項校準規范、檢定規程。

由下面的溫度二次儀表溯源方法可知，目前校準規范、檢定規程對主要針對的溫度二次儀表輸入信號為：熱電偶、熱電阻溫度信號以及電壓、電流、電阻等電信號二次儀表的校準、檢定，基本覆蓋目前所有溫度二次儀表的溯源工作。

溫度二次儀表溯源方法
◆溯源依據：JJG 617-1996數字溫度指示調節儀
適用范圍：配接熱電偶、熱電阻及以直流電流、電壓和電阻作為模擬電信號輸入的數字指示及指示調節儀器。

◆溯源依據：JJG 74-2005工業過程測量記錄儀
適用范圍：配熱電偶或熱電阻以測量溫度，以及以直流電壓、電流和電阻作為模擬電信號輸入，反映其他物理、化學量的工業過程測量記錄儀。

◆溯源依據：JJF 1664-2017溫度顯示儀
適用范圍：接受熱電偶、熱電阻等溫度傳感器信號或溫度變送器輸出信號的溫度顯示儀表；接受直流電壓或電流過程信號顯示的二次儀表。

◆溯源依據：JJG 951-2000模擬式溫度指示調節儀
適用范圍：配熱電偶或熱電阻的模擬式溫度指示調節儀，以及以直流電壓、電流和電阻作為模擬電信號輸入，反映其他物理變量的模擬式指示及指示調節儀的檢定。

◆溯源依據：JJG 572-1988帶電動PID調節電子自動平衡記錄儀
適用范圍：帶電動PID調節電子自動平衡記錄儀，其他具有相同類型的PID調節顯示儀表的調節部分也可參照本規程。

◆溯源依據：JJG 186-1997動圈式溫度指示、指示位式調節儀表
適用范圍：適用范圍：與熱電阻或熱電偶配合使用的磁電系動圈溫度指示、指示位式調節儀表，其他物理參數轉化成電壓或電阻量等電信號的動圈式儀表的檢定。

◆溯源依據：JJG 285-1993帶時間比例、比例積分微分作用的動圈式溫度指示調節儀表
適用范圍：與熱電阻或熱電偶配合使用的，帶時間比例、比例積分微分作用的動圈式溫度指示調節儀表的檢定。

其中：JJG 186-1997動圈式溫度指示、指示位式調節儀表，JJG 285-1993帶時間比例、比例積分微分作用的動圈式溫度指示調節儀表兩個檢定規程已經廢止，本文對其內容不再涉及。

JJG 572-1988帶電動PID調節電子自動平衡記錄儀主要針對的項目為控制部分的檢定，本文對其內容不再涉及。

2、溫度二次儀表示值誤差溯源比較
針對JJG 617-1996數字溫度指示調節儀、JJG 74-2005工業過程測量記錄儀、JJF 1664-2017溫度顯示儀、JJG 951-2000模擬式溫度指示調節儀四個常用規程，以下從標準器具的選取、溯源的環境條件、溯源方法、示值誤差計算等方面對常用溫度二次儀表溯源進行對比。

2.1 標準器及配套設備的選取
四個規程、規范中均已經明確給出了參考標準器及配套設備的選取要求。

由下面的標準器及配套設備選取的原則可以看出，在校準或檢定過程中，標準器具的選取原則還是存在一定的差距，其中，JJF 1664-2017對由標準儀器及配套設備引入的擴展不確定度的大小沒有明確的定量要求，僅滿足盡可能小即可。

標準器及配套設備選取的原則
◆溯源依據：JJG 617-1996數字溫度指示調節儀
選用原則：選用的標準器，包括整個檢定設備的總不確定度應小于被檢儀器允許誤差的1/5，對于0.1級的被檢儀器應小于其允許誤差的1/3。

◆溯源依據：JJG 74-2005工業過程測量記錄儀
選用原則：檢定時，由標準儀器及配套設備引入的擴展不確定度U(k=2)應小于被檢儀器最大允許誤差的1/3。

◆溯源依據：JJF 1664-2017溫度顯示儀
選用原則：校準時由標準儀器及配套設備引入的擴展不確定度U(k=2)應盡可能小，以滿足委托方對校準工作的要求。

◆溯源依據：JJG 951-2000模擬式溫度指示調節儀
選用原則：選用的標準器，包括整個檢定裝置以置信概率p=0.95提供估計值的擴展不確定度U95應不超過被檢儀器最大允許誤差的1/5。

目前，部分熱處理爐校準規范已經明確了校準溫度二次儀表需用到的過程校驗儀等級及最大允差，例如GB/T 30825-2014熱處理溫度測量、AMS2750F高溫熱處理、GJB 509B-2008熱處理工藝質量控制、HB 5425-2012航空制件熱處理爐有效加熱區測定方法等標準中已經明確了相應等級熱處理需要使用的溫度二次儀表等級以及校準這些溫度二次儀表的標準器具等級及允差。

所以，JJF 1664-2017更加貼近被檢設備實際使用中的工作要求。

2.2 溯源的環境條件
環境條件如下表所示，并應同時滿足標準設備的使用條件。



2.3 溯源方法及數據處理對比
根據溫度二次儀表顯示不同，一般分為數字式、模擬式兩種，其中模擬式可分為：全量程指示和偏差指示兩種。最大允許誤差計算均可采用下式表示：Δ=±a%·FS；式中：Δ為允許誤差，℃；a為準確度等級；FS為儀表的量程，℃。

2.3.1 數字式溫度二次儀表溯源
①溯源方法
數字式溫度二次儀表顯示直觀、溯源過程相對簡單，準確度等級較低、使用中周期溯源的儀表溯源時基本均參照以下方法：

校準點一般應包括上、下限值之內不少于5個點，或用戶指定的校準點。

在預熱完成后，按照使用說明書或規程規范要求將標準器連接至被檢儀表輸入端。

首先輸入下限值溫度對應的標稱電量值，讀取儀表的溫度示值；然后開始增大輸入信號(上行程時)，分別輸入各校準點溫度所對應的標稱電量值，并讀取儀表的示值，直至上限；在輸入上限溫度信號并讀取儀表示值后減小輸入信號(下行程時)，分別輸入各校準點溫度所對應的標稱電量值，并讀取儀表的示值，直至下限。用同樣的方法重復測量一次。

熱電偶輸入的儀表，如果具有參考端溫度自動補償，校準時給儀表輸入的信號應是被校點溫度對應的標稱電勢值減去補償導線修正值。

②溯源注意事項
數字式溫度二次儀表溯源在測量次數、讀數要求等方面還是存在一定的差距。

◆溯源依據：JJG 617-1996數字溫度指示調節儀
溯源注意事項：溯源時，下限值只進行下行程的檢定，上限值只進行上行程的檢定。需要采用同樣的方法重復測量一次，取二次測量中誤差最大的作為該儀表的最大基本誤差。

◆溯源依據：JJG 74-2005工業過程測量記錄儀
溯源注意事項：參照JJG 617-1996，后續檢定可以只進行一個循環的檢定，最大基本誤差參照JJG 617-1996計算。

◆溯源依據：JJF 1664-2017溫度顯示儀
溯源注意事項：溯源時，用同樣的方法重復測量一次，取兩個循環讀數的平均值計算示值誤差。

JJG 617-1996數字溫度指示調節儀、JJF 1664-2017溫度顯示儀需要對被檢儀表進行兩個循環的校準，并且在上(下)限值的校準中存在差異。

JJG 74-2005工業過程測量記錄儀參照JJG 617-1996進行檢定，僅進行一個循環檢定即可。

在基本誤差計算時(配接熱電偶的溫度二次儀表不考慮補償導線修正值)，JJF 1664-2017采用四次平均值進行計算，如式(2)。JJG 617-1996基本誤差計算參照式(3)進行，取二次測量中誤差最大的作為該儀表的最大基本誤差。


Δt=(td+ts)±b

式中：Δt為示值誤差，℃；為被檢儀表顯示平均值，℃；td為被檢儀表顯示值，℃；ts為標準儀器輸出溫度值，℃；b為被檢儀表分辨力，℃，+、-號應于前2項的計算結果符號相一致。

在實際溯源過程中，不同溫度二次儀表溯源時，校準循環的次數、示值誤差計算時加(或減)分辨力這兩點是極易被忽視出現錯誤的地方，需要特別關注。

2.3.2 模擬式溫度二次儀表溯源
①溯源方法
模擬式溫度二次儀表一般是采用以被檢儀表刻度線為標準，讀取標準器的實際輸出值，經過計算確認示值誤差的方法開展溯源。

校準點一般應在主刻線上進行，應包括上、下限值之內不少于5個點，或用戶指定的校準點。

在預熱完成后，按照使用說明書或規程規范要求將標準器連接至被檢儀表輸入端。

輸入信號使指示指針(光柱)緩慢上升，并對準各被校刻度線中心(光段最亮)，分別讀取標準器的示值t1，直至上限，完成上行程的測量。在讀取上限值后，減小輸入信號，使指示指針(光柱)緩慢下降，并對準各被校刻度線中心(光段最亮)，分別讀取標準器的示值t2)，直至下限，完成下行程的測量。

②注意事項
與數字式溫度二次儀表相似，在循環次數、示值誤差計算等方面，JJG 74-2005工業過程測量記錄儀、JJF 1664-2017溫度顯示儀、JJG 951-2000模擬式溫度指示調節儀均存在差異。

◆溯源依據：JJG 74-2005工業過程測量記錄儀
溯源注意事項：后續檢定進行一個循環檢定即可，上行程時下限值不檢，下行程時上限值不檢。

◆溯源依據：JJF 1664-2017溫度顯示儀
溯源注意事項：進行兩個循環檢定，上行程時下限值不檢，下行程時上限值不檢。

◆溯源依據：JJG 951-2000模擬式溫度指示調節儀
溯源注意事項：進行一個循環檢定，上下限點在上下行程時均需要檢定。

基本誤差計算時，JJF 1664-2017取兩次循環的被檢示值平均值與標準器輸出值的差值作為示值誤差，JJG 74-2005、JJG 951-2000取上下循環示值誤差最大的值作為該校準點示值誤差。

模擬式溫度二次儀表在實際溯源過程中，校準循環的次數、示值誤差計算方法這兩點也是極易被忽視出現錯誤的地方，需要特別關注。

2.4 幾點建議
針對溫度二次儀表，在作者多年工作中發現，隨著PLC、工控機等模塊化、集成化設備的應用，高精度控溫的設備已經不單單采用溫度二次儀表實現溫度控制，多數情況下，溫度二次儀表變成為了直觀顯示溫度的顯示類儀表。在參照JJG 617-1996出具示值誤差時，由于規程中示值誤差的計算需要加(或減)分辨力，就會出現顯示值與標準值的差值與示值誤差不一致的問題，對客戶極易產生誤解。

所以，在實際工作中，可以有效結合客戶需求，參照JJF 1664-2017對溫度顯示部分進行校準。

3、結論
本文針對JJG 617-1996數字溫度指示調節儀、JJG 74-2005工業過程測量記錄儀、JJF 1664-2017溫度顯示儀、JJG 951-2000模擬式溫度指示調節儀四個規程、規范在實際工作中標準器及配套設備的選取、環境溫濕度條件、溯源方法不同、示值誤差計算方法等方面進行了對比，對實際校準中的易錯點進行了概括，對溫度二次儀表的溯源方法提出了建議，對計量工作從業者更準確把握規程要點具有重要意義。

作者：賈薈琳(山東省計量科學研究院)