如何避免干井校准操作的常见误区？有效执行温度校准
通过将传感器与准确的参考传感器进行比较来进行温度校准，起初似乎相当简单。但仔细检查后，有很多事情可能会出错。这可能导致错误结果，从而影响您的校准工作，甚至更糟糕的是影响您的生产。本文为您提供了所需的洞察力，以避免最基本的问题，并克服与使用干井进行温度校准相关的大部分挑战。凭借目前的技术，干井是非常先进的，可以胜过大多数其他替代品，前提它们是按照最佳实践操作。
什么是干井？
干井是一种电子设备，可在较长的时间内提供恒定且稳定的温度。该设计包括电子控制器、用作校准区工作的加热/冷却井以及一个可拆卸的插件，该插件具有适当的孔/钻孔，用于插入被测传感器。干井配有内部测量电路，经校准后，可用作参考单元。或者，可将外部参考温度传感器插入其中一个孔，将干井变成散热器。由于公差必须非常严格（传感器/插件直径测量值为 +/- 0.1 mm），以确保传感器和插件之间的低热阻和正确接触，因此需要几种不同的插件。这些插件应具有适当尺寸的孔，以完美匹配传感器和参考仪器。由于干式传导，如果这些孔的直径不匹配，传感器可能会很慢或无法达到所需的温度。
该图显示了干井的基本设计。| 1被测传感器 | 2.固体金属块（干井）| 3.被测传感器的可互换插件 | 4.内部RTD参考传感器 | 5.加热元件 | 6.冷却风扇
使用干井的主要好处是：
• 易于携带和运输
• 无液体溢出
• 正在校准的温度传感器无污染
• 快速改变温度——快速操作
• 专为长/直传感器设计
使用干井的缺点是：
• 与油槽相比，准确度/稳定性较低
• 难以校准短型和奇特形状的传感器
可靠的温度源
良好的温度均匀性和稳定性对于干井至关重要，因为被测传感器可能具有不同的测量区域。即使在处理大型热负荷（例如多个或“重型”传感器）时，这一重要因素也需要保持正确，为了解决上述热问题，双区域设计的加热井将是消除被测传感器绝缘需求的最佳步骤，从而使校准所有类型的直型传感器成为可能。
设计包括两个独立的区域，每个区域都可主动控制温度：
• 井的下部的均匀性水平接近实验室油槽，并控制校准温度。
• 井的上部通过补偿井顶部和被测传感器之间的热量损失，确保良好的均匀性并且独立于负载。
校准短小的传感器
在加工厂中，针对个别公司的需求而设计几种不同的传感器是很常见的。尤其是在生命科学和食品/饮料行业。然而，这些传感器可能很短，并且制造成奇怪的形状，使校准变得困难。根据一般经验，传感器必须完全浸没在校准设备中，且直径至少为传感器直径的15倍才能被视为准确。因此，传感器的活动部分需要处于温度均匀区。使用油槽是解决该问题的一种方法，因为传感器完全浸没在轴向泵送的液体中，从而确保温度的均匀性。
然而，对于不会被油渣污染传感器的“纯”校准，采用双区技术的干井是答案。在某些情况下，甚至可以使用特殊插件来减少或消除温度耗散。
由于干井中的热负荷而产生的热梯度通过双区技术进行补偿。这意味着校准器能够感知和控制散热，允许通过简单地提升参考探头以匹配水平面来校准短型传感器。
使用插件
使用干井时出现问题的一个常见原因是无法满足温度规格。这通常是由于操作者未使用正确的插入管造成的，这会导致浪费大量时间。因此，必须遵循用户手册和其他文件中规定的准则。
使用插件的注意事项：
- 始终使用插件拆卸工具来取出插件
- 确保在校准完成后取出插件，因为如果留在井中可能难以取出
- 采取足够的预防措施并使用适当的保护设备来取出热或冷的插件
- 确保插件和传感器在插入前是干净的，没有灰尘和颗粒。不这样做可能会导致插件卡住，因为它们的设计完美契合，以最大限度地提高导热性
- 应定期使用布或清洁剂清理井和插件上的污垢和灰尘
始终使用正确的插件
始终建议使用干井制造商提供的插件，因为它们具有所需的规格，可实现最佳性能。这样可以避免导致浪费时间的问题和情况。
使用插件时的注意事项：
切勿强行将插件或其他设备放入井中
切勿让异物或材料进入井内
切勿试图通过使用其他液体来优化性能，因为这可能会导致泄漏和部件损坏
除非制造商另有规定，否则切勿使用与井体不同的金属制成的插管，因为其膨胀和收缩程度可能不同
使用为其他干井设计的插件
即使一些从其他干井上取出的插件可能有正确的直径，但它们的长度可能不正确。此处显示的例子说明了一根太长的管子将极大地改变温度的均匀性，因为热量会从井的顶部泄漏。
使用太小的插件
直径太小的插入管会导致井和管之间的热传导不足，因为管子周围的空气会有绝缘效果。这导致温度不稳定，无法达到预期值。
使用由错误材料制成的插件
即使插件有正确的长度和尺寸，其组成的材料也可能对过程产生关键影响。例如，如果指定需要使用铝制插件，则使用黄铜或其他材料制成的插件可能会由于导电性的不同而导致问题或不准确的结果。
使用传感器孔太短的插件
制作定制插件时，一个常见的错误是把孔做得太短。当使用这样的插件时，温度梯度可能会受到影响，因为干井可能已经在井底进行了校准。
在没有绝缘塞子的情况下使用插入物
设计有主动冷却设施的干井将配备一个绝缘塞，用于密封井。配有绝缘塞的干井需要它们正常运作，因为它们在使用这些塞子时，默认已经进行了校准。如果不使用塞子，将导致大量的热量从井中逸出，从而使达到所需的温度成为一种挑战。
干井设计
原则上，正确测量干井温度的方法有两种：
• 内置控制器传感器用作内部参考传感器，可将干井转换成自己的参考仪器
• 通过插件安装的外部参考传感器（例如ETS），从而将干井转变成散热器
两种方法分别代表不确定性的各种影响：
使用内部参考传感器进行校准
内部参考传感器默认放置在干井内。测量装置通常放置在井底附近，围绕插件。由于其定位，内部参考传感器并不会测量被测传感器所在的插件内部的温度，而是测量其周围区域的温度。由于插件和干井之间的热阻，温度测量并不那么准确。这只会因温度的变化而恶化，因为插件温度通常比干井其他部分的温度变化要慢。如果校准进行得太快，且没有等待适当的稳定时间，这可能会导致有害的错误。除此之外，重新校准内部参考传感器也是一个麻烦的问题，因为只有干井制造商能够进行这种校准。
使用外部参考传感器进行校准
与内部参考传感器不同的是，外部参考传感器与被测传感器一起被直接放置在插件中。由于这一事实，温度测量更加精确。为了具有与被校准传感器相同的热特性，参考传感器最好具有相同的尺寸和热导率，以便准确地跟踪温度的变化。然而，这种情况很少发生，因此必须考虑延长保持时间（停留时间）。与内部参考传感器相比，使用外部参考传感器（如ETS）的最佳因素之一是其结果更准确，不确定性更小。在提高精确度的基础上，外部选项还提供了发生错误时的可靠性和独立性——因为无需检查整个干井单元即可检查外部参考传感器。
负载干井
只要环境温度与干井的温度不同，就几乎不可能避免热量通过传感器传导，这种现象称为干式传导。放在同一插件内的传感器越多，温度就会“泄漏”的越多——这也适用于更厚的传感器。除此之外，环境和插件之间的温差越大，泄漏就越多。在实践中，这将意味着干井运行的温度越高，泄漏的越多。这就导致靠近顶部的插件比底部的更容易冷却，从而产生温度梯度。为了避免这种情况，可以通过使用两个或更多的加热/冷却区来减少或几乎消除负载效应。对于内部参考传感器，负载效应通常更为严重，因为参考传感器放置在底部附近，测量的是井周围的温度，而不是插件内部的温度，这导致负载效应无法被识别，从而无法得到补偿。因此，在使用外部参考传感器时，由负载效应引起的误差要小得多，因此不确定性要好得多。
实现温度均匀性
插件垂直方向（长度）上的温差被称为轴向均匀性。干井底部的温度与顶部的温度不同是相当常见的。这主要是由于顶部的温度向周围“泄漏”。
传感器中的实际测量元件，即热电阻的Pt100或1000元件或热电偶的焊接点，可能以不同的长度放置，因为一些元件比其他元件更靠近尖端。这使得确保不同的传感器暴露在相同温度下变得极为重要。为了实现这一点，井底的均质区必须足够深。因此，传感器应保持在该区域内，其深度通常规定在40至60mm之间，以消除或减少不确定性，或至少在相同深度插入和对齐。
温度分布
无论插件是否具有良好的热导率，井之间总是会出现温差。这通常是由以下原因引起的：
- 一个插件比另一个更容易接触到井体
- 插件负载不均，例如，一个插件可能比另一个插件更厚或有更多的传感器
- 两侧的加热器和冷却器的公差可能受到影响
幸运的是，井之间的温差通常非常小。仍应通过热分布研究来考虑和确定它们。
温度稳定性
在运行期间温度必须保持稳定是强制性的，因为不同的传感器通常具有不同的热特性，因此需要不同的时间来稳定。如果温度持续变化，不同的传感器的读数可能不同。例如，将校准设备放置在“非受控”区域，在这种情况下，使用外部参考传感器将提供更准确的结果，即使在这种具有挑战性的条件下也是如此。长期稳定性规范通常是制造商文件的一部分。
结论：
缓慢而稳定赢得比赛-使您的校准完全自动化
众所周知，温度变化通常相当缓慢，由于系统的被动性质，系统的每个部分都需要相当长的时间才能稳定在相同的温度，从而达到平衡。校准需要时间，不应匆忙进行，因为匆忙进行干井温度校准会带来最大的不确定度来源。 因此，了解您的系统非常重要，例如通过测试校准程序中的各个步骤需要花费多长时间。这对于内部参考传感器尤其重要，因为这些传感器达到所需温度的速度比被测传感器快得多。因此，在过程中过早接受结果将导致重大错误。对于外部温度传感器来说，这并没有那么严重，因为在平衡之前匆忙得出结果它们仍然准确。
虹科提供的服务
虹科的ValSuite ®软件是完美的校准工具，因为它不仅是验证软件，还是校准软件。这意味着所有传感器都可以在规定的时间间隔进行用户校准并存储偏移值。使用虹科Ellab温度标准(ETS) 以及连接到PC的众多干井参考仪器之一，可以在不需要操作员干预的情况下执行全自动校准，非常安全且省时。系统自动生成显示整体校准结果的报告。使用校准设置时，用户可以选择手动、半自动或全自动校准。同时，可以根据需要存储和上传各种模板。发现的偏移值与传感器的ID号直接关联，并在未来测量中使用传感器时予以考虑。
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