如何校准温度开关

温度开关，通常在不同工业场景下用于控制特定功能。不论使用哪种测量设备，定期校准温度开关都是必不可少的，以确保其工作性能的精准性和稳定性。不定期进行校准、或校准结果不准确，都可能导致严重后果。温度开关校准与温度传感器/变送器校准有所不同，本文主要介绍怎样合理校准温度开关。全文如下。

 

目录
温度开关工作原理
温度开关校准主要原则
基本术语
温度传感器是分体式还是整体式？
如何校准温度开关
温度开关校准步骤总结
校准记录、计量溯源以及校准不确定度
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贝美克斯温度开关校准解决方案

 

温度开关工作原理

简言之，温度开关是用来测量温度并在温度达到特定值时产生（打开或关闭）动作的装置。

电暖气温控开关就是最常见的温度开关之一。您可以将恒温调节器设定在合适温度，如果室内温度低于设定温度，恒温调节器会打开电暖气，开始供热；如果室内温度高于设定温度，恒温调节器则会关闭电暖气，停止供热。

实际上，设定温度值和回复温度值之间会有小幅差异，这样当温度达到设定温度值时，控制开关才不会出现振荡。这种温度差称作“迟滞范围”或者“滞回范围”。从上述电暖气例子中可以看出，将恒温调节器温度调到20℃(68 °F)时，电暖气可能会在温度低于19℃(66 °F)时开始供热，当温度达到21℃(70 °F)时停止供热，这中间则出现2℃(4 °F) 滞回范围。

当然，不同行业对温度开关的应用各有不同。

 

温度开关校准主要原则

关于温度开关校准，我们后面再详细讨论。首先，我们简单介绍下校准温度开关时要牢记的几个主要原则。

校准温度开关时，给开关（感温元件）输入温度时要慢慢调节温度，并同时检测开关输出端情况，观察开关状态发生变化时的温度值。然后慢慢调低温度找到“回复温度值”，观察开关是否回到初始状态。

当输出端开关状态发生变化时，校准人员要及时记录输入温度值。

输出端开关状态通常只有两种：开启或关闭。

 

基本术语

最常见术语是开关的类型，有常开型NO（开关接点闭合）和常闭性NC（开关接点断开），也就是看开关触点默认状态是断开或是闭合。通常在测量环境温度时，温度开关会处于其默认状态。

动作温度值也可以称作设定温度值和回复温度值，或接通值和断开值。

动作温度值之间的温度差，称作“滞回范围”。 为避免达到同一温度时，开关出现来回振荡现象，设定闭合或断开动作温度差是合理必要的。在一些应用场合设定必要的小幅度“滞回范围”，为避免开关振荡提供了合理的缓冲空间。

开关输出装置可能是机械的（开/关），也可能是电子的，或是数字的。

干/湿接点开关。干接点开关是指输出为闭合或断开两种状态。湿接点开关是指用不同的电压等级表示两种不同的开关状态。

一些开关打开时，接触点会接通电源电压，涉及操作人员和检测设备的安全问题，因此检测这类开关时要特别留意。

更多专业术语可以参考以下链接文章：

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压力开关校准

 

温度传感器是分体式还是整体式？

既然温度开关要测量温度，那么就应该带有温度传感元件，即温度传感器。

有些温度传感器是独立元件，可以从开关中拆卸移除；有些传感器则整体固定在开关上，不可单独拆卸或移除。

针对这两种完全不同类型的温度传感器，开关的校准方法也截然不同。

如上所述，给开关输入温度时要慢慢调节温度。根据开关温度传感器类型不同，分体式或是整体式温度传感器，温度输入方法也完全不同。

以下是两种不同情形：

#1 – 带分体式/可拆卸传感器的温度开关

在一些情况下，温度传感器可以从温度开关中拆下。这种传感器通常是Pt100热电阻传感器（或热电偶）这样的标准传感器。将温度传感器拆下后，可以直接校准开关，用模拟器或校准仪模拟Pt100传感器信号，慢慢调节温度（或多次小幅度升高/降低）输入到开关的温度。

当然，温度传感器也需要校准，但用普通温度传感器校准方法，对几个固定的温度点进行校准即可，无需用慢慢升降温度的方法校准，这样校准起来更加方便，也降低了不确定度。

在一些精准应用场合，开关可能会根据国际温标ITS-90或Callendar van Dusen校正系数对热电阻传感器误差进行补偿，所以模拟温度传感器时，温度模拟器要能考虑到这些因素。

关于温度传感器校准更多内容，请查看：如何校准温度传感器。

传感器与开关可串联起来进行校准，不必分开单独校准。但不具备可控温度梯度调节条件的，将校准传感器和开关分开单独校准，操作起来会更加方便简单。

如果可拆卸的温度传感器为非标准传感器（既不是热电阻传感器，也不是热电偶传感器），那么可能无法有效单独地校准这类传感器或开关，因为这类非标准传感器信号既不能测量也不能模拟。这种情形下，只能将这类传感器与开关连起来，视为一个整体进行校准。

 

#2 – 带整体式/不可拆卸温度传感器的温度开关

如果温度传感器固定在温度开关上，不可拆卸，那么要将温度传感器与开关视为一个整体进行校准。这种情况下，应将该温度传感器插入温度源里，采用爬坡升温降温的方法校准。

 

如何校准温度开关

校准前

校准任何过程仪表前，都要提前与车间控制室做好沟通，将仪表从测量过程中单独拆下来，确保不会因设备校准引起任何警报或造成不必要的后果。

目视检查开关整体情况，确保开关完好无破损，所有接头正常连接。

如果传感器太脏，先清洁干净，再插入温度校准炉。

缓慢调节温度输入源

如果同时校准温度开关和其温度传感器，应将开关的温度传感器插入温度源中，尽量缓慢地向上向下调节输入温度。

这意味着校准时需要一个能以稳定速度调节温度的可控温度源，温度调节速度要尽量缓慢，符合实际应用场合要求。

在实际操作过程中，可以先快速升温至校准范围的设定温度值附近，待温度完全稳定下来后，再开始在校准范围内缓慢上下调节温度。校准结束后可快速降温至环境温度。

通常，干式温度校准炉可以实现这种温度调节要求。但并非所有干式校准炉都能达到理想的缓慢升降温要求，而且在这过程中，您还要精准地测量温度源的产生温度，测量开关的输出温度。校准设备也要能在开关输出装置状态发生改变时，及时准确地自动捕捉输入温度。

并非所有温度校准设备能做到这些，但毫无疑问Beamex MC6-T 温度校验仪完全可以。不仅如此，Beamex MC6-T 温度校验仪还能实现更多其它功能，欢迎了解！

使用外部参考温度传感器 ——勿使用内置传感器！

干式温度校准炉带有内置参考传感器，但校准温度开关时不要使用内置传感器！

内置参考传感器位于用来升降温的干体炉最底部，且通常接近加热或制冷元件，对于任何温度变化反应相当迅速。

但是温度是从温度干体炉传输至温度插块，再从温度插块传输至温度传感器。也就是说，内部参考温度传感器和插块内的被校准传感器之间总会存在一定的迟滞（延时）。

对于普通传感器校准而言，对几个固定温度点进行校准，这种迟滞影响并不大，因为可以等温度稳定下来再校准。但对于温度开关校准而言，这种迟滞影响非常之大，会给校准结果造成明显误差。

不要使用内置参考传感器，而要使用外部参考传感器。外部参考传感器与待校准开关传感器一起插入温度块里。外部参考传感器应与温度开关传感器特性相似，以确保两者有相似的延时现象，保持动作同步。

最起码要确保该外部参考传感器的尺寸与温度开关传感器的尺寸基本一致（比如：类似的长度和宽度）。保持同样长度是因为，只有这样两者才能插入同样的深度，达到同样的浸没水平。浸没深度不同，可能会导致校准误差和不确定度。

当然，我们也要使用精准的测量设备，测量参考温度传感器的准确性。

测量开关输出装置

一旦明确输入端温度升降的爬坡幅度，同时也要测量开关输出装置的温度值和状态表现。

如果是传统的断开/闭合型开关装置，需要一个能检测开关接点是断开或是闭合状态的设备。

如果是较高级的电子输出开关装置，也应拥有一个具备电子开关直流电电流信号或电压信号测量能力的测量设备。

无论如何，开关输出装置有两种状态，拥有能测量并识别这种两种状态的测量设备必不可少。

捕捉动作温度值

如果是手动校准，您首先要在输入端进行温度调节，然后监控输出端开关状态。开关状态发生改变时，读取输出端温度值（参考温度传感器的读数），这就是温度开关的动作温度值。通常，要校准两个动作温度值（“设定温度值”和“回复温度值”），也就是在升温和降温的过程中观察两者之间的差值，这种温度差就是迟滞范围（滞回范围）。

如果不想手动操作，那就需要一个能自动完成以下这些动作的设备：

• 调节温度，在待校准开关的规定温度范围内按规定速度升温降温
• 测量开关输出端装置状态（开启/关闭，接通/断开）
• 测量插入温度源里的参考温度传感器数值
• 开关状态发生变化时及时捕捉温度数值

Beamex MC6-T 不仅能实现所有这些功能，还能发挥更多其他作用。

 

温度开关校准步骤总结

我们来简单总结下校准温度开关的几个步骤：

1. 校准前准备（从流程中断开，安全拆下，目视检查，清洁干净）
2. 将温度开关的温度传感器和参考传感器放入温度源
3. 连接开关输出端与测量设备（用来检测开关开启/关闭状态）
4. 快速将温度调至开关动作温度值范围外附近，并等待温度稳定下来
5. 缓慢调节温度（在开关规定动作温度值范围内升降温）
6. 开关输出端状态（设定温度值）发生变化时，及时捕捉温度源的温度值
7. 继续缓慢反向调节温度直到开关再次发生动作（回复温度值），及时捕捉当前温度值
8. 继续多次重复步骤5至步骤7，检查开关的可重复性，通常要重复操作三（3）次
9. 快速将温度调节至环境温度
10. 在文件上记录好校准结果
11. 如果校准失败或开关不符合规范要求，要进行必要的调整、修理或更换
12. 进行必要调整后，再从头开始重新校准一次
13. 将开关重新装回作业流程中去

上图显示了温度开关校准过程中的温度变化情况。最开始，您可以将温度快速升至接近校准范围的位置，等温度完全稳定下来后，再在校准温度范围内缓慢向上向下调节温度，捕捉设定温度值和回复温度值。在该例子中，为记录开关的可重复性，校准人员进行了三次重复校准。校准结束后，可以将温度快速降至环境温度。

 

校准记录、计量溯源以及校准不确定度

关于温度开关校准的几个重点提示和注意事项：

 

文档记录——所有校准务必做好文档记录，并同时出具校准证明文件。

计量溯源——校准设备应具备有效的相关标准计量溯源性。

关于计量溯源性更多详细信息，请查看

校准的计量溯源性——可溯源吗？

校准不确定度——校准不确定度是每个校准过程的重要组成部分。要注意检查自己的校准流程和校准设备是否够“好”，流程和设备对待校准设备引起的不确定度是否够小。

关于校准不确定度的更多详细信息，请查看

基础校准不确定度

 

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贝美克斯温度开关校准解决方案

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话题：温度校准

Written by Heikki Laurila

作者：Heikki Laurila

Heikki Laurila是贝美克斯芬兰公司产品销售经理。自1988年起，一直在贝美克斯工作，分别在生产车间、客服部门、校准实验室担任过品控经理、产品经理、产品销售经理。Heikki拥有理工科学士学位，家里有太太和四个孩子，闲暇时间喜欢弹弹吉他。