很幸运，我在五月七日参加了为期一周的由贵州热工院组织的热工计量培训班，这次培训主要介绍了计量基础知识、热电阻温度计量知识和膨胀式温度计计量知识。

一、计量基础知识

计量基础介绍了计量的定义、分类、特点，相关法律法规和规章，计量标准，计量检定，国际单位制，误差术语及基本概念，测量误差的计算基础，数据处理，数据修约等。

1、单位制

所谓单位制就是拟定了基本单位以后，再以一定的关系由基本单位构成一系列导出单位，这样的基本单位和导出单位构成的一个完整的单位体系就叫作单位制。国际制单位制，就是在196年的第十一届国际计量大会上通过的决议，确定的一种实用的计量单位制的名称定名为国际制单位制。

国际制单位制（SI）由三部分组成：SI基本单位、SI导出单位、SI单位的倍数单位（包括十进倍数和分数单位）。

SI基本单位

我国法定计量单位包括：

（1）    国际单位制的基本单位；

（2）    国际单位制的辅助单位；

（3）    国际单位制中具有专门名称的导出单位；

（4）    国家选定的非国际单位制单位；

（5）    由以上单位构成的组合形式的单位；

（6）    由词头和以上单位构成的十进倍数和分数单位。

2、测量

以确定量值为目的的一组操作。计量源于测量，却不等同于测量，计量具有准确性、法制性、溯源性、一致性。

测量误差：对某个量进行测量，该量的客观真值（客观上的实际值）是测量的期望值，测量所得的数据与其差值即为测量误差。测量误差分为两类：系统误差和随机误差。测量误差的主要来源有：

（1）    环境误差；

（2）    方法误差；

（3）    人员误差；

（4）    测量装置误差（包括标准量具误差、仪器误差、附件误差）。

3、计量及计量检定

计量是指为保证单位统一、量值准确可靠的测量。计量涉及到工农业生产、国防建设、科学试验、国内外贸易以及人民的生活、健康、安全等各个方面，是国民经济的一项重要技术基础。并形成了一门独立的学科——计量学。

计量是一项非常复杂的社会活动，是技术与管理的结合体。计量的技术行为通过准确的测量来体现；计量的监督行为通过实施法制管理来体现。其基本特征是：

（1）    统一性。这是计量最本质的特征。计量失去了统一性，也就失去了存在的意义。现在的计量的统一性，不仅限于一国，而且遍及国际，国际米制公约组织和国际法制计量组织的使命，就是使计量工作在更广 范围内实现统一。

（2）    准确性。“准”是计量的核心，也是计量权威性的象征。一切科学技术研究的目的，最终是要达到预期的准确度。一切数据只有建立在准确测量的基础上才具有使用的价值，计量保证的作用就体现于此。

（3）    社会性。计量涉及社会经济生活的各个方面，国民经济的各个部门，社会生活的各个领域，国际交往直至千家万户的衣食住行等，无不与计量有着密切的关系。

（4）    法制性。对一个确定的计量范围实行法制管理，是计量的另一个特征，计量的社会性也决定计量的法制性。计量如果失去法制性，不通过立法来予以保障，计量的统一性和准确性就成了一句空话。

4、计量检定

计量检定是查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序，包括检查、加标记和出具检定证书。

计量检定的特点：

（1）    计量检定的对象是计量器具（含标准物质），不是一般的工业产品；

（2）    计量检定的主要作用，在于评定计量器具的计量性能，确定其误差大小，以及寿命、安全性，确保全国量值的溯源性；

（3）    计量检定的结论是确定被检计量器具是否合格，即制造的计量器具能否出厂，修理后和使用中的计量器具能否可供继续使用。

（4）    计量检定具有监督管理的性质，是计量技术活动中不可缺少的环节。

5、计量检定人员的权利和义务

享有的权利有：

（1）    在职责范围内依法从事计量检定活动；

（2）    依法使用计量检定设施，并获得相关技术文件；

（3）    参加本专业继续教育。

享有的义务有:

（1）    依照有关规定和计量检定规程开展计量检定活动，恪守职业道德；

（2）    保证计量检定数据和有关技术资料的真实完整；

（3）    正确保存、维护、使用计量基准和计量标准，使其保持良好的技术状况；

（4）    承担质量技术监督部门委托的与计量检定有关的任务；

（5）    保守在计量检定活动中所知悉的商业秘密和技术秘密。

二、温度及测温元件

1、温度

    在日常生活中，人们常用“温度”这个物理量来表示物体的冷热程度，也就是说温度是衡量物体冷热程度的物理量，从能量的角度来看，温度是描述不同自由度间能量分布状况的物理量，从热平衡的观点来看，温度是热平衡系统冷热程度的物理量。由于温度计不能象长度计量那样，简单地采用叠加的办法，例如两根1米长的木棍连在一起为2米，二两杯100 ℃的水到在一起，水的温度乃是100 ℃，绝不是200 ℃，如此看来，温度是一个特殊的物理量。

温度：是描述热平衡系统状态的一个物理量，也可以说温度是表征物体冷热程度的物理量，它是国际单位制（SI）中的7个基本物理量之一。温度是从热平衡的观点描述了热平衡系统的物理量。它反映了物体分子运动平均动能的大小。

在电力行业，必须充分掌握机组各部分在运行中温度参数，才能保证机组的安全和经济运行。因此，如果准确地把温度这一量值传递好，使机组在线温度测量准确，是温度计量工作人员的重要职责。

因此要测量温度，不可能用简单的直观方法，只能借助某种物质随温度变化的特性。如用体积受热膨胀，金属受热伸长，半导体受热电阻变化等来测量度，因此就有各种各样温度计，但这些温度计只能在某一温度区域范围内测量温度，如水银温度计的量限（－50～600） ℃,工业热电阻温度计的量限（－200～850）℃，迄今为止，无任何一种温度计能适应整合温度范围。

2、温标
    为了测量温度，需要各种各样的温度计，而这些温度计用什么来标定，用什么方法将他们的标准统一起来，这就要建立一个用来衡量温度高低的尺度，也就是说为了保证温度量值的统一和准确而建立一个用来衡量温度的标准尺度，简称温标。
    有了温标，各种温度计才能事先进行标定后，再用来测量温度，就如一把尺子，但温度比较特殊不能像长度那样用尺子直接表示出来，它只能利用特殊物质的“相平衡温度”作为固定点刻在“标尺”上，而固定点间的温度是用函数关系来描述的，称为内插函数（内插方程）。通常把温度计、内插方程、固定点叫做温标的三要素。例如水三相点定为0.01 ℃，锌凝固点定为419.527 ℃。

2．1、经验温标
    借助于某一物质的物理量与温度变化的关系，用实验方法或经验公式所确定的温标，称为经验温标。
    1740年瑞典人把冰点定为0度，把水沸点定为100度，用这两个固定点来分度玻璃水银温度计，将这两个固定点之间的距离分为100份，每一份为1度，记作1 ℃ ，这种标定温标的方法叫摄氏温标。其它还有华氏、列氏、兰氏等温标。

在以玻璃温度计建立温标时，温标与测量介质有着重要的关系，有多少介质就有多少种温标，因此用经验温标来计量温度势必造成混乱。为了适应生产和科学实验的需要，人民迫切需要建立一种与测量介质无关的温标，这就是热力学温标。

2．2、热力学温标
     热力学温标是温度度量的基本标尺。热力学温标是以热力学第二定律为基础的，建立在卡若循环基础上的理想温标。根据卡若定律的推论，工作于两个恒定热源之间的一切可逆卡若热机的效率与工作介质无关，与这两个恒定热源的温度有关，这样定义出来的温标我们称之为热力学温标。
                                 T=P/PS×TS

由上式看出只要用定容器体温度计测出压力比P/PS，即可求的热力学温度，因为TS是水三相点温度是已知的。
    为了克服气体温度计的缺点（理想气体与实际气体的差异），且又能保证精确，得到大家的公认，世界上一些国家协商，确定采用国际协议温标，称为国际温标。
3、国际温标

国际温标的三个基本原则是：

（1）尽可能接近热力学温度；

（2）复现精度高，世界均能以很高的准确度再现同样的温标，因而确保量值的统一；

（3）用于复现温标的温度计，使用方便，性能稳定。

第一个国际温标是1927年第七界计量大会决定的，称为“1927年国际温标”，记为ITS-27，相继1948年（ ITS-48） 、1968年（ ITS-68）、1990 年（ ITS-90），一般大约20年修订一次，国际温标作重大修改的原因，主要是由于温标的基本内容发生变化，也就是温标的三要数发生变化。
    我国目前采用的温标是1990年国际温标，代号为ITS—90，简称90温标。它是目前国际上通用的温标，1990年国际温标（ITS—90）。
ITS—90的热力学温度同时定义了两种温度它们是国际开尔文温度和国际摄氏温度 。它们的符号分别为T₉₀和t₉₀，T₉₀的单位是开尔文，符号是K，t₉₀的单位是摄氏度，符号是℃。
     它们的换算关系是：
                     t₉₀（℃）＝T₉₀（K）－273.15

3.1、 摄氏温度

摄氏温度是从热力学温度导出的，它也是热力学温度，也称百度温度，将（0～100）℃分成100等份，每一等份为1摄氏度。它的符号是t；单位名称是摄氏度；单位符号是℃。水三相点的摄氏温度为0.01  ℃。

热力学温度与摄氏度之间相差一个常数，热力学温度与摄氏温度之间的关系式T=t+273.15 ，式中T的单位为 K，t的单位为  ℃  ，两种温度的实质是一样的，都是热力学温度，只是计算温度的起点不一样，国际开尔文温度的起点是“绝对温度”，而摄氏温度则是以比水三相点温度低0.01℃为起点（即0℃）的，它们彼此只相差一个常数273.15。

什么是水三相点呢？

一个由单一的物质组成的体系，当其三相（三种状态）共存处于平衡时，这个体系将有确定的温度和压力，称此状态为三相点。水三相点是指水、冰、汽三相平衡共存的状态，水三相点的温度值为273.16K，压力值为609.14Pa。水三相点热力学温度的1/273.16定义为1K。它的大小与开尔文相同。根据以上的定义，水冰点为0 ℃ ，水三相点为0.01℃。

3.2、温度测量
    用温度计进行温度测量的理论依据是热力学关于物体相互接触状态及特性的表述。如果两个系统中每一个系统都与第三个系统处于热平衡，则这两个系统彼此也必定处于热平衡，也就是一切互为热平衡的物体都有相同的温度。因此我们可以设想温度计在测量温度时，作为一个系统与另一个系统（被测温介质）间的热平衡时通过热传递到达的，当处于同一热平衡状态时，它们具有相同的温度，即温度计测得的温度值就是被测物体的温度。
4、 热电阻的测温原理和结构
4.1、测温原理

热电阻是利用金属导体或半导体的电阻随温度变化而变化的特性来测量温度的。当被测介质的温度发生变化时，温度计的电阻也相应的变化，从而测定介质温度。
    热电阻测温的优点：测温精度高、稳定性好并且易于实现非电量的电量转换,便于进行远距离测量,控制和记录、多点切换和信号处理。
缺点：热惯性较大，难以测量点温度和瞬间温度.
4.2、结构
    热电阻温度计由电阻体、骨架、绝缘体套管、内因线、保护管、接线座等组成。

4.2.1对热电阻金属材料有哪些要求：
1)电阻温度系数要大；
2)电阻与温度的变化关系应尽可呈线性关系。这样可减小内插方程的计算误差；
3)电阻率大，电阻率大则绕在骨架上的电阻丝就短，电阻体也就小，热惯性和热容量就小，
4)测温速度快，测温准确度高；
5)金属的物理、化学性能要稳定；
6)金属要有较高的复现，以达到互换的目的。

在工业上常用的金属热电阻材料有铂、铜、铁、镍。虽然铁、镍的电阻温度系数较大，但由于电阻和温度的关系曲线是非线性的，而且材料不易提纯并且易于化，近年来已不在采用。我国通常用的是铂电阻温度计和铜电阻温度计。

铂电阻温度计的测温范围为（－200～850）℃，铜电阻温度计的测温范围为（－50～150）℃。铂热电阻分度号为Pt100和Pt10,其0℃时的标称电阻值R(0℃)分别为100Ω和10Ω。其准确度等级分为A级和B级。铜热电阻分度号为Cu50和Cu100,其0℃时的标称电阻值R(0℃)  .分别为50Ω和100Ω。

两种热电阻相比较，铂热电阻的测量精度高于铜热电阻。由于铂热电阻测量精度高，目前在电力行业都采用铂热电阻来进行温度测量。
4.2.2、热电阻连接引线的要求：

铂热电阻温度计测温时有两线制、三线制和四线制三种接线方式。两线制接线方式，线路电阻容易引如误差，特别是线路越长，引入的误差就越大，在现场测温已不再使用。

目前进行温度测量都采用三线制接法，四线制用于试验室测量

热电阻为什么采用三、四线制连接：

三线制可减少热电阻与测量仪表（测量桥路）之间连接导线电阻的影响，

及导线电阻随环境温度变化而变化所带来的测量误差。四线制接线方式可以消除连接导线电阻的影响。主要是在实验室作测试用此接线方式。

检定和使用标准热电阻时，为什么要规定通过电阻温度计的电流为1mA，主要是测量电阻温度计时，不论采用什么方法都会有电流通过电阻温度计，该电流在电阻感温元件上和引线上产生热量，此热效应将使感温元件自生温度升高，引起一定得测量误差。为了使这种现象对测量的影响不超过一定限度和规范热电阻的设计和制造及性能评定，规定标准铂电阻温度计的工作电流为1mA。测量过程中采用换向的方法是为了消除杂散电势引入的误差。测量过程中采用交换引线的方法是为了消除引线电阻引入的误差。

4.3、工业热电阻测温时的误差来源
（1）分度引入的误差；
（2）电阻感温元件的自热效应引入的误差；
（3）外线路电阻引入的误差；
（4）热交换引起的误差；
（5）动态误差；
（6）电测仪表的误差。

5、规程、工业热电阻的计算

5.1、依据规程：JJG 226-2010《工业铂、铜热电阻检定规程》

5.2、定义及术语

热电阻——由一个或多个感温电阻原件组成的，带引线、保护管和接线端子的测温仪器。

标称电阻值R₀——在0℃时的期望电阻值。

工业电阻比——在温度t的电阻Rt与0℃ 的电阻之比。

标准铂电阻电阻比——标准铂电阻温度计在温度t的电阻Rt与在水三相点的电阻值Rtp=之比。

电阻温度系数——单位温度变化引起电阻值的相对变化。

                                   

5.3、工业铂热电阻（PRT)
     工业铂热电阻值与温度之间的函数关系

-200℃~0℃

 

0℃~850℃

 

                                                        

 

                                                

 

式中 A=3.9083×10^-3℃^-1；

B=-5.7750×10^-7 ℃^-2

  C=-4.183×10^-12 ℃^-4

工业铜电阻（CRT)

工业铜热电阻值与温度之间的函数关系

 

                                                      

式中 α=3.9083×10^-3℃^-1；

     β=-5.7750×10^-8℃^-2

     γ=-4.183×10^-9 ℃^-3

5.4、热电阻的允差等级和允许值

5.5、技术要求

5.5.1外观

1)热电阻各部件正确、可靠、无缺件、外表涂

层应牢固、保护管应完整无损，不的有凹痕、划痕、和显著锈蚀。

2)感温元件不得有破裂、明显的弯曲现象。

3)热电阻有两线、三或四线制的接线方式，其中A级和AA级的热电阻必须是三线制或四线制的连接方式。

4)热电阻的标签上有类型代号、标称电阻、有效温度范围、感温元件数、允许等级、制造商或商标、生产年月。

5.6、检定设备要求

5.7、检定项目

5．8、检定方法

5.8.1、外观

5.8.2、绝缘电阻：应把热电阻得各连接端短路，并接到100V的兆欧表的一个接线端，兆欧表的另一端接到保护管。

5.8.4允差的检定

5.8.5检定点的选择：选择0℃，100℃，并检查α的符合性，当△α不符合时，选择上限温度的检定（选择有限温度范围的上限）。

5.9、测量方法

5.9.1、接线热电阻（包括感温元件）和标准铂电阻的电阻测量应采用四线制测量方法，感温元件的电阻值从连接点算起，热电阻的电阻值从整支热电阻的接线端子算起。

（1）在测量二线制的热电阻时，也应接成四线制进行。

（2）在测量三线制时，为消除引线电阻r的影响，可按图两种方法连接，R_t=2R_a-R_b.

5.9.2、 R_0、R₁₀₀的检定

在0℃、100℃恒温槽中测量热电阻的电阻值，并与标准器测量的温度进行比较，计算0℃、100℃的偏差值。

对保护管可拆卸的热电阻，为缩短热平衡时间，可将感温元件连同引线一并从内衬管和保护管中取出，放置在内径略大于感温元件直径的玻璃试管中，管口用脱脂棉塞紧，插入冰点槽内，应插入足够的深度，尽可能减少热损失。检定AA级以上的热电阻，为减小测量不确定度，建议在水三相点瓶中测量，通过计算得到R0值。

三、总结

    本次培训时间紧，任务重，内容多，但是大家学习的兴头都很高，圆满完成了培训任务。本次培训共分三大板块：计量基础知识、测温元件原理及检定计算、实际操作。计算和实操最难，处理的数据多，时间短，大家以前基本上都没有接触过实验设备，上手相对较慢一点，但在老师的教导下，大家都完成了操作考试。当然完成质量还是有差距的。在本次培训学习中，体会到了计量是一门相当重要而且严谨的学科，这和我们电厂的检修工作是吻合的，从中学到了严谨的做事态度，以及热工试验的重要性，在今后的工作中，要严格要求自己，认真对待每一项检修工作。同时也发现了自身存在很多的不足，在工作中，一定要保持清醒的头脑，及时进行反思，总结，改正错误，提高自身能力，为发耳电厂贡献自己的力量。

                                             电热部  脱硫班

                                       2012.05.20