分布式光纖溫度計校準規(guī)范

1分布式光纖溫度計校準規(guī)范本規(guī)范適用于分布式光纖溫度計在(一20～100)℃范圍內(nèi)的校準，在其他溫度范圍的校準可以參考本規(guī)范。2引用文件本規(guī)范引用下列文件：JJG160標準鉑電阻溫度計GB/T2421.1—2008電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗概述和指南凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3.1分布式光纖溫度計fiber-opticdistributedthermometer是利用光纖幾何上的一維傳輸特性進行測量，在整個光纖長度上對應光纖路徑分布的溫度進行連續(xù)測量的系統(tǒng)。系統(tǒng)提供了獲取溫度的空間分布狀況和隨時間變化狀態(tài)。在分布式光纖溫度計中具有感溫功能的光纖或光纜。3.3最小感溫長度minimumlengthoftemperature-sensing分布式光纖溫度計對沿光纖長度分布的溫度進行準確測量所需要的感溫光纖的最小在分布式光纖溫度計的定位功能中，以溫度-位置關系通過感溫光纖溫度極值確定的相應的感溫光纖長度位置。注：本規(guī)范所述溫度極值，表示當校準溫度高于環(huán)境溫度時，取最高值；當校準溫度低于環(huán)境分布式光纖溫度計又稱為分布式光纖測溫系統(tǒng)，是一種用于實時測量空間溫度場的測量系統(tǒng)。主要包括分布式光纖溫度計主機和感溫光纖。感溫光纖既是傳感介質也是傳輸介質。目前分布式光纖溫度計主要采用光纖拉曼散射的溫度效應測溫，感溫光纖所處空間各點溫度場調(diào)制了光纖中傳輸?shù)睦⑸洳ǎ?jīng)解調(diào)后，將空間溫度場的信息實時顯示出來；在時域中，利用光時域反射，由光纖中光的傳播速度和背向散射光回波時間對測溫點進行定位。分布式光纖溫度計的最小感溫長度，也稱空間分辨力或標準報警長度，在實際測量中只有感溫光纖的浸沒長度不小于其最小感溫長度，分布式光纖溫度計JJF1630—20172才能獲得其相應的測溫準確度。分布式光纖溫度計工作原理框圖見圖1,分布式光纖溫度計瞬時記錄示意圖見圖2。圖1分布式光纖溫度計工作原理框圖主機主機圖2分布式光纖溫度計瞬時記錄示意圖5計量特性5.1溫度示值誤差分布式光纖溫度計的溫度示值誤差應不超過±1.0℃5.2溫度定位重復性分布式光纖溫度計的溫度定位重復性應不超過1m。注：以上指標不做合格判定。36校準條件6.1環(huán)境條件6.1.1環(huán)境溫度：15℃~35℃;環(huán)境濕度：(25～75)%RH[電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗概述和指南(GB/T2421.1—2008)]6.1.2電測儀器設備的環(huán)境條件應滿足其相應要求。6.2標準器及配套設備標準器及配套設備見表1。序號設備名稱技術要求用途1鉑電阻溫度計二等標準，測量范圍—20℃~100℃溫度標準器2電測設備0.05級，電測設備配接標準器后，最小分辨力相當于配套電測設備3恒溫槽溫度范圍—20℃~100℃恒溫裝置溫度均勻性溫度波動性恒溫區(qū)域深×直徑：25cm×15cm或者容積是被校溫度計體積的5倍以上5測長工具長度測量7校準項目和校準方法7.1校準項目a)溫度示值誤差b)溫度定位重復性7.2校準方法7.2.1校準前的準備a)開啟電測設備進行預熱，預熱時間至少20min或滿足其使用說明書的相應b)將二等標準鉑電阻溫度計放入預先凍制好的水三相點瓶中，測量其水三相點值。c)按恒溫槽使用說明書的要求使其處于正常工作狀態(tài)，并保證工作區(qū)域的液面處d)分布式光纖溫度計主機開機預熱，進入測量狀態(tài)。e)核驗分布式光纖溫度計的最小感溫長度，如產(chǎn)品沒有標注最小感溫長度，可以參考附錄C,進行比對測量，得到實際最小感溫長度。7.2.2校準過程7.2.2.1溫度示值誤差4a)測量溫度點一般選擇分布式光纖溫度計的下限值、中間值和上限值。為保證示值有效，所選溫度點應偏離環(huán)境溫度至少10℃。b)將感溫光纖與光纖測溫系統(tǒng)主機相連，使其處于正常工作狀態(tài)。使用測長工具從感溫光纖的末端量取10m長度，再延續(xù)量取等于最小感溫長度的測量段，測量段位置的選擇見圖3。將測量段盤繞成環(huán)狀或螺旋狀，其彎曲半徑不應太小，應滿足產(chǎn)品說明書要求，將測量段固定在支架上，緩慢放入恒溫槽中的恒溫區(qū)域，讓測量段的感溫光纖保持松散狀態(tài)，保證感溫光纖與恒溫槽內(nèi)的液體導熱介質充分地接觸。同時將標準鉑電阻溫度計放入恒溫槽中，浸沒深度不小于15cm。分布式光纖溫度計溫度示值誤差測量見圖4。分布式光纖溫度計-測量段標準鉑電阻溫度計標準鉑電阻溫度計溫度計恒溫槽c)將恒溫槽設定在下限溫度，待恒溫槽溫度穩(wěn)定在下限溫度附近，實際溫度最大偏差不超過±0.5℃時(以標準器為準),穩(wěn)定10min,分別讀取標準器和測量段中的溫度極值ti,按以下順序，連續(xù)4次測量。標準器(ti)→標準器(tz)←測量段極值(ti)↓測量段極值(t2)↓標準器(t;)→標準器(t?)←測量段極值(t?)↓測量段極值(t9)5在測量過程中，恒溫槽溫度變化不超過0.04℃。d)根據(jù)上述c)的測量要求，依次測量在中間溫度和上限溫度狀態(tài)下，標準器和光纖末端a點的溫度示值。e)溫度測量點、測量段位置的選擇也可以根據(jù)客戶的要求，按照上述方法進行測量。7.2.2.2溫度定位重復性按照7.2.2.1中b)和c)的要求，將恒溫槽穩(wěn)定在60℃(或其他至少偏離環(huán)境溫度10℃的溫度點)附近。從分布式光纖溫度計主機中讀取測量段極值所對應的長度d°,連續(xù)讀取6次示值，分別為di、d2、dg、d?、dg和dg,見圖5。分布式光纖溫度計溫度定位重復性中長度的選擇也可以按照客戶的要求，按照上述方法進行測量。7.3校準結果的處理7.3.1溫度示值誤差按下式計算：a)依據(jù)JJG160的規(guī)定，將標準鉑電阻溫度計4次測量值換算為相應溫度值，并計算其平均值t:t=(ti+ti+t;+ti)/4b)計算感溫光纖4次溫度示值的平均值。t?=(t9+t2+tS+t?)/4c)計算感溫光纖的溫度示值誤差：7.3.2定位重復性按下式計算：d?=(dǐ+d2+dS+d?+dg+dg)/6式中：d?——為感溫光纖L。段峰值溫度所對應的長度平均值；m,修約到0.1m;σ——為定位測量重復性，m,修約到0.1m。8校準結果的表達校準結果應在校準證書上反映。校準證書應至少包括以下信息：b)實驗室名稱和地址；c)進行校準的地點(如果與實驗室的地址不同);6d)證書的唯一性標識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標識；e)客戶的名稱和地址；f)被校對象的描述和明確標識；g)進行校準的日期，如果與校準結果的有效性和應用有關時，應說明被校對象的h)如果與校準結果的有效性和應用有關時，應對被校樣品的抽樣程序進行說明；i)校準所依據(jù)的技術規(guī)范的標識，包括名稱及代號；j)本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明；k)校準環(huán)境的描述；I)各校準項目檢查結果的說明；m)對校準規(guī)范的偏離的說明；n)校準證書簽發(fā)人的簽名、職務或等效標識；o)校準結果僅對被校對象有效的聲明；p)未經(jīng)實驗室書面批準，不得部分復制證書的聲明。JJF1630—20177分布式光纖溫度計校準原始記錄委托單位：校準記錄編號：產(chǎn)品名稱：型號/規(guī)格：m采樣頻率或周期：制造單位：校準地點：本次校準依據(jù)JJF1630—2017《分布式光纖溫度計校準規(guī)范》型號規(guī)格最大允許誤差/準確度等級/不確定度儀器編號證書編號復檢(校)1.溫度示值誤差℃校準溫度序號標準器示值分布式光纖溫度計示值下限溫度1234平均值示值誤差：中間溫度1234平均值示值誤差：8表(續(xù))℃校準溫度序號標準器示值分布式光纖溫度計示值上限溫度1234平均值示值誤差：校準核驗日期2.溫度定位重復性m序號主機位置讀數(shù)123456平均值d?定位測量重復性：校準核驗日期第頁共頁9校準證書內(nèi)頁格式1.溫度示值誤差℃名義校準溫度示值誤差不確定度1.最小感溫長度m。2.采樣周期或采樣頻率分布式光纖溫度計最小感溫長度的驗證方法C.1如圖C.1所示，將感溫光纖與光纖測溫系統(tǒng)主機相連，使其處于正常工作狀態(tài)。使用測長工具從感溫光纖的末端量取10m長度，再延續(xù)量取等于9m長的測量段L?,延續(xù)相隔10m,再量取1m長測量段L?,將測量段L?和L?分別盤繞成環(huán)狀或螺旋恒溫槽中的恒溫區(qū)域，讓測量段的感溫光纖保持松散狀態(tài)，保證感溫光纖與恒溫槽內(nèi)的液體導熱介質充分接觸。將標準鉑電阻溫度計放入恒溫槽中，按照本規(guī)范7.2.2.1要值最大允許誤差)時，L?的長度即為該光纖溫度計的最小感溫長度。1m為增量，依次調(diào)整L?為2m、3m、…等長度。相應測量L?的溫度示值誤差δt?,的長度即為該光纖溫度計的最小感溫長度。C.4L?的初始長度和增量幅度也可以按實際情況選擇。光纖溫度計電測設備L?L?—分布式光纖溫度計溫度示值誤差校準不確定度評定實例D.1概述D.1.1測量方法用二等標準鉑電阻溫度計和配套數(shù)字多用表為標準器，采用比較法校準分布式光纖溫度計。被校分布式光纖溫度計的最小感溫長度為3m,測量范圍0℃~100℃。參照本規(guī)范7.2.2的要求，選擇60℃作為校準溫度點。D.1.2測量設備校準所用的測量標準及設備為二等標準鉑電阻溫度計、0.05級數(shù)字多用表和恒溫槽。D.2測量模型式中：δ:——被校分布式光纖溫度計溫度示值誤差，℃;t°——被校分布式光纖溫度計溫度示值平均值，℃;標準鉑電阻溫度計測得的標準溫度的平均值，℃。D.3不確定度來源和傳播公式D.3.1不確定度來源D.3.1.1被校溫度計引入的標準不確定度被校分布式光纖溫度計測量重復性導致相應的標準不確定度。D.3.1.2標準裝置引入的標準不確定度標準鉑電阻溫度計量值溯源、配套電測儀器本身誤差、標準鉑電阻溫度計穩(wěn)定性以及恒溫槽溫場的不均勻也會導致相應的標準不確定度。D.3.2傳播公式傳播公式中的各分量可認為彼此獨立，所以被校分布式光纖溫度計示值誤差的測量不確定度傳播率為：u?(δ)=u2(t?)+u2(t*)D.4標準不確定度評定D.4.1t°引入的標準不確定度被校分布式光纖溫度計測量重復性引入的不確定度u?在60℃重復測量6次，標準偏差s為則u?=s=0.163℃D.4.2t*引入的標準不確定度D.4.2.1標準鉑電阻溫度計量值溯源引入的標準不確定度uz.1二等標準鉑電阻溫度計在60℃時擴展不確定度U=3mK,k=2。則標準不確定度u?.1=3mK/2=1.5mKD.4.2.2配套電測設備引入的標準不確定度uz.2配套電測設備的準確度等級為0.05級，60℃時標準鉑電阻溫度計的電阻比變化率，dW?o/dt=3.91600×10-3,帶來的溫度誤差δ.為按均勻分布，則標準不確定度為u??=δ;/√3=0.08(℃)D.4.2.3標準鉑電阻溫度計穩(wěn)定性引入的標準不確定度uz.?二等標準鉑電阻溫度計在使用時，未測量水三相點，直接使用檢定證書中的水三相點值，帶來的最大變化8mK,為均勻分布，則標準不確定度為u??=0.008/√3=0.005(℃)D.4.2.4恒溫槽溫場不均勻引人的不確定度uz?在60℃時，恒溫槽溫場均勻性不超過0.02℃,為均勻分布，則標準不確定度為u??=0.02/√3=0.012(℃)D.5合成不確定度計算標準不確定度分量匯總一覽表見表D.1。序號不確定度來源分布標準不確定度