PDF《利用干井炉校准获得最佳性能时的常见问题》

由深度引起的轴向偏差的刻度在右侧.数据基准点为 0mm深度,此时偏差为0°C.在干井式校准器稳定后,偏差由平均数据决定.将最后的0 mm读数与 第一个读数比较以确定是否发生偏移. 梯度曲线如图5所示.平滑的梯度曲线说明温度和深度测量准确. 由轴向梯度引起的不确定度极限,可以通过计算在被测敏感元件的最大长度范围内的最大温度变化 来进行评估.图4所示例子中的最大误差为0.032°C,除2后得到峰值为±0.016°C 这是从最小的传感器(梯度测试探头为5mm)到所选的40mm最大传感器之间的误差范围,条件是: 全部插入井中. 如果知道确切的梯度曲线和敏感元件长度,可在一定程度上改进不确定度.图5中的例子还显示出了 40mm参考温度计和20mmUUT之间的误差.其各自温度值由梯度曲线积分得到.注意使用设计和长 度基本相同的元件,可以消除轴向均匀性误差的影响 图5. 把从图4的微分曲线得到的测量数据单独绘制,可以建立梯度曲线.对20mm和40mm传感器的 长度进行积分,得到各自的温度值.两者之间的误差比采用40mm测量的最大可能误差小.注意相同 长度的传感器测得的井温度相同. 轴向均匀性误差是误差计算中最明显的不确定度因素之一.如果知道温度计的构造,便可使用一项 减少此类误差的技术.图6显示为具有大温度变化的梯度曲线的干井式校准器.根据参考传感器的位 置和长度,可对其检测温度进行估算.采用对插入深度的曲线进行分段、对偏差或误差值进行平均 的简单积分方法进行估算. 也可以对具有相同插入深度的20mmUUT传感器进行评估, 并确定相对误 差.如果移动较短的传感器,使得两传感器的中心并排放置,可以明显地减小误差,如图所示[2]. 图6 此图形表示了具有大温度变化的梯度曲线.从井的底部对曲线进行积分,得到参考温度计和 20mmUUT的值.将UUT和参考温度计的中线对齐,得到第二个温度值.可以看到误差明显地减少. 如果知道传感器长度和位置时,采用此技术可以减少轴向梯度误差. 径向均匀性 径向均匀性是指干块或井之间的温度差异.这种不均匀性受干块和环境温度之间的差异的影响非常 大.与环境温度的差异越大,造成的潜在温度校准误差就越大.所以,应在仪器温度范围内的极值 (相对于环境温度)条件下,进行径向不均匀测量. 测量径向均匀性要求稳定的温度计和读出装置.采用二级标准或SPRT的效果最好.测试必须在适于 所用温度计的等直径井内进行.最简单的方法是,使用同一个温度计对各个井进行测量.在每次记 录测量前,应该是干井式校准器得到稳定. 最准确的方法是使用两个温度计进行封闭校准.使用一个温度计作为参考,在整个测试过程中,保 持其在同一个井内.另一个温度计在各井之间转移,确保在每一处都有足够的时间使校准器恢复稳 定.使用这种方法,可以消除大部分的控制不稳定性和漂移,所以仅剩井间的温度差异.具有很多 井的干井式校准器至少应对三个井进行均匀性分布测量.注意井间温度差异.测量井之间的最大偏 差是潜在误差值.最大误差除2得到峰值误差(±).若对所有井进行测量时,这些井必须是相同大 小的.应至少对两个井进行测量.(请参见图7) 图7 参考井温度计( 参考 )与另一个在各井之间转移、进行相对温度测量的温度计( 转移 ) 进行比对.可以从右侧的轴上读出标准化的温度差异.由此确定最大偏差和最小偏差之间的相对温 度差异. 对少于四个井的干井式校准器而言,有必要通过循环交替测量确定差异.使用两个温度计时,两个 井之间的差异可由下列方程计算得到: 温度差异= |((P1W1 C P1W2) + (P2W1 - P2W2)) / 2| 注意:P1为探头1;