温度传感器动态晌应校准规范
本校准规范适用于测量流体温度的接触式温度传感器的动态响应特性校准工作。温
度传感器主要包括热电阻和热电偶。温度范围由室温~ 1 700 'c ，流体速度范围由
0.4 m/s~ 马赫数Ma =0.05~0.95
一、概述
流体温度的测试，绝大多数采用接触式温度传感器。只有接触式温度传感器与测试
环境达到热平衡后，传感器反映的温度值才是所需测试流体温度。温度传感器在测量变
化较快的流体温度时-般不能立刻反映被测温度，需要一定时间后才能达到热平衡状
态。传感器的动态响应特性是指温度传感器的温度与被测介质温度增量之间的关系，一
般用微分方程或传递函数的形式表示。在实际校准中，我们常用温度传感器对阶跃温度
的响应来描述其动态响应特性，动态响应特性的特征参数主要有热响应时间
(Thermal Response Time) 和时间常数(Time Constant) 。热响应时间是指环境温度出现
阶跃变化时，温度传感器的输出温度变化到相当于该环境温度阶跃量的某个规定百分数
时所需要的时间，记为'x x 。达到阶跃温度量的10% ， 50% 和90% 所需要的时间分别
记为'0.1' '[0.5'τ0.9 ，对于按一阶传递函数处理的温度传感器，达到阶跃温度量的
63.2% 所需要的时间称为时间常数，记为'0
传感器的热响应时间或时间常数τ 不但与传感器本身的材料、构造有关，而且与
被测流体、使用和校准工况都有关系。
温度传感器动态校准，即传感器响应时间校准过程主要包括:产生稳定的校准工况
(稳定的速度场、温度场) ;使温度传感器接受温度阶跃激励:由测试系统采集被校传感
器对阶跃的响应信号，计算出热响应时间或时间常数。
二技术要求
1 对送校温度传感器的要求
1. 1 温度传感器有条件应首先经过静态标定，或给出传感器敏感元件的分度号(或
表)。
1. 2 某些专用传感器要给出接线图、提供信号变送器及使用说明书。
1.3 被校温度传感器的热响应时间或时间常数，应在规定的校准条件下，符合送校单
位在使用说明中提供的数值要求。
三校准条件
2 产生稳定的校准环境条件
校准环境主要指具有稳定的流场、温场的水流或气流环境。
2.1 水流校准环境条件(水流校准装置见附录1)
一般情况下，水流加热到高于环境温度。在30 min 内，水流温度的稳定度优于温
度阶跃量的士1. 0% 。
水流速度在被校温度传感器插入方向均匀度优于10% .测量位置水流速度为
(0.4 士0.05) m/s
水流流道宽度不小于被校传感器直径的10 倍。
2.2 气流校准环境条件
2.2.1 对于低速气流( v~4.5m/纱， ，要求校准装置(见附录2) 的气流速度稳定度在
10 min 内优于i: 5% ， 流道中心80% 截面内，速度的均匀度优于土5% 。温度均匀度优
于温度阶跃量的1% 。
气流流道宽度不小于被校传感器直径的10 倍。
2.2.2 对于高速气流，通常采用风洞形式的设备产生(见附录3 、附录的。风洞校准
段截面上要求速度、温度均匀，脉动小。
温度均匀度要求: 40% 中心截面内优于总温的士5%
10% 中心截面内优于总温的i: 1 %
核心温度脉动要求:气流总温小于1 000 'c时，温度脉动优于士0.5 'c ，气流总温
大于1 000 'c时，温度脉动优于总温的i: 1. 0% 。
校准段的横截面积不小于被校传感器阻塞面积的10 倍。
试验段气流马赫数Ma ， 控制偏差b. M 为士0.005 ，气流总温控制偏差ð. t ， 当气流
总温小于1 000 'c时， b. t 为士10 'c ，总温大于1 000 'c时， ð. t 为i: 20 'c。
3 温度阶跃系统
温度阶跃系统是为了给被校传感器提供一个定量的温度突变。按照校准工况所规定
的温度阶跃量，给温度传感器如温度阶跃。产生温度阶跃所需的时间，应小于被校准传
感器时间常数或τ0.5 的10% ，校准结果才有效。
4 采集测试控制系统
主要包括整个校准设备各种监控传感器、信号传输线路、信号转换、采集、存储、
处理和控制等软硬设备。
4.1 采集响应特性曲线，可采用数字示波器、配置高速模数转换器的计算机或高速采
样数字电压表等。记录仪表自身的响应时间应小于待校准温度传感器时间常数的10% ,
时间分辨力应优于待校准温度传感器时间常数的1%; 输出信号放大器自身响应时间，
不应超过待校准温度传感器时间常数的1% ，并且放大倍数连续可调。
5 几种常见气流温度传感器校准工况规定
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