JJF 1049-2024 温度传感器动态响应校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF1049—2024

温度传感器动态响应校准规范

CalibrationSecificationforTemeratureSensorsDnamicResonse

pp’yp

2024-09-18发布2025-03-18实施

国家市场监督管理总局发布

JJF1049—2024

温度传感器动态响应校准规范

JJF1049—2024

CalibrationSpecificationforTemperature

代替JJF1049—1995

SensorsDnamicResonse

’yp

归口单位全国温度计量技术委员会

:

主要起草单位中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术

:

研究所

上海仪器仪表自控系统检验测试所有限公司

参加起草单位中国计量科学研究院

:

沈阳东大传感技术有限公司

本规范委托全国温度计量技术委员会负责解释

JJF1049—2024

本规范主要起草人

:

赵俭中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术

(

研究所

)

胡林陶中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术

(

研究所

)

郭爱华上海仪器仪表自控系统检验测试所有限公司

()

参加起草人

:

廖理中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术

(

研究所

)

郑玮中国计量科学研究院

()

王魁汉沈阳东大传感技术有限公司

()

JJF1049—2024

目录

引言

………………………(Ⅱ)

范围

1……………………(1)

引用文件

2………………(1)

术语和定义

3……………(1)

概述

4……………………(1)

结构和原理

4.1…………(1)

用途

4.2…………………(2)

计量特性

5………………(2)

校准条件

6………………(2)

实验室环境条件

6.1……………………(2)

计量标准及其他设备

6.2………………(2)

校准项目和校准方法

7…………………(5)

校准项目

7.1……………(5)

校准方法

7.2……………(5)

校准结果表达

8…………(9)

复校时间间隔

9…………(10)

附录热响应时间作图法计算

A………(11)

附录校准结果的测量不确定度评定

B………………(13)

附录校准结果原始记录

C……………(23)

附录校准证书格式

D…………………(24)

Ⅰ

JJF1049—2024

引言

国家计量校准规范编写规则通用计量术语及定义和

JJF1071《》、JJF1001《》

测量不确定度评定与表示共同构成支撑本规范编写工作的基础性系列

JJF1059.1《》

规范

。

本规范代替温度传感器动态响应校准规范与

JJF1049—1995《》。JJF1049—1995

相比除编辑性修改外本规范主要技术变化如下

,,:

增加了以激光器为动态温度激励源的校准方式

———;

修改了水流环境为液流环境见

———(6.2.1);

增加了测量不确定度评定内容见附录

———(B)。

本规范的历次版本发布情况为

:

———JJF1049—1995。

Ⅱ

JJF1049—2024

温度传感器动态响应校准规范

1范围

本规范适用于时间常数不小于的接触式温度传感器在室温气流

1ms~1700℃、

马赫数以下或液体流速以下的动态响应热响应时间校准温度传感器

0.951m/s(),

主要包括热电偶热电阻式温度传感器

、。

2引用文件

本规范无引用文件

。

3术语和定义

热响应时间

3.1thermalresponsetime

当温度出现阶跃变化时温度传感器的输出量变化到相当于该温度阶跃量的某个规

,

定百分数所需要的时间变化到温度阶跃量的所需要的时间分别

。10%、50%、90%,

记为τττ

0.1、0.5、0.9。

时间常数

3.2timeconstant

温度传感器的输出量变化到相当于温度阶跃量的热响应时间符号为τ

63.2%。。

温度阶跃量

3.3temperaturestep

温度阶跃变化之后与之前稳定状态温度的差值

。

动态温度激励源

3.4dynamictemperatureexcitationsource

用于产生温度变化的系统或装置

。

弹射机构

3.5ejectionmechanism

采用机械方式完成弹射最终实现温度阶跃变化的机构

,。

激光激励源

3.6laserexcitationmechanism

产生不同幅值和脉宽激光实现温度阶跃或脉冲变化的装置

,()。

气流总温

3.7totaltemperatureofgasflow

气流绝热等熵滞止到速度为零时的温度

。

气流总压

3.8totalpressureofgasflow

气流绝热等熵滞止到速度为零时的压力

。

4概述

结构和原理

4.1

温度传感器通常由敏感元件外壳引线等组成典型结构示意图如图所示

、、,1。

1

JJF1049—2024

图温度传感器典型结构示意图

1

由于温度传感器具有热惯性在测量快速变化的温度时不能立刻反映被测温度

,,,

而是需要一定的时间才能达到热平衡状态温度传感器的动态响应特性指温度传感器的

。

温度与被测介质温度变化量之间的关系一般用微分方程或传递函数的形式表示动态

,。

响应特性的特征参数主要是热响应时间含时间常数温度传感器的热响应时间不仅

()。

与传感器本身的结构材料有关而且与流体介质工况条件有关

、,、。

用途

4.2

温度传感器主要用于测量变化的气体液体等流体温度温度传感器的动态响应特

、。

性主要用于评价温度传感器的响应快慢

,。

5计量特性

温度传感器动态响应计量特性见表

1。

表1温度传感器动态响应计量特性

序号计量特性名称说明

时间常数并非每类温度传感器均要求测量本表所列全部计量

1特性因此校准项目依据温度传感器实际情况及客

,

热响应时间τττ户要求确定

2(0.1、0.5、0.9)

6校准条件

实验室环境条件

6.1

实验室环境要求见表

2。

表实验室环境要求

2

环境参数要求

温度

15℃~25℃

相对湿度

≤80%

计量标准及其他设备

6.2

校准所用的计量设备与仪器应经过计量技术机构检定或校准满足校准使用要

(),

2

JJF1049—2024

求并在有效期内

,。

计量标准

6.2.1

液流槽或校准风洞系统动态温度激励源和高速采集设备共同构成计量标准详见

、,

表

3。

表3计量标准

序号计量标准提供的校准环境

液流槽介质可以是水或油液流环境

1,

高速校准风洞高速气流环境气流马赫数

2,0.1~0.95

低速校准风洞低速气流环境气流速度

3,5m/s~40m/s

动态温度激励源可以

,

4是弹射机构或激光激励源———

高速采集设备

5———

计量标准的技术要求见表

4。

表4计量标准的技术要求

序号计量标准技术要求用途

波动度在内优于温度阶跃量的

10min±1%

液流温度在被校传感器插入方向优于温度阶跃

均匀度

量的

±2%

控制偏差在测量位置优于

±0.05m/s液流环境

液流槽波动度在内优于液流速度的下校准的

1液流速度10min±5%

计量标准

在被校传感器插入方向优于液流速度

均匀度

的

±10%

宽度不小于被校传感器直径的倍

液流流道10

深度不小于

100mm

试验段口径堵塞比不大于

10%

在流道中心截面内优于气流马

均匀度40%

气流马赫数赫数的高速气流

±5%(

马赫数

控制偏差优于0.1~

高速校±0.005气流

气流方向角偏差在流道中心截面内优于0.95)

2准风洞40%±0.5°环境下校

在常温高速校准风洞上校准时在

,准的计量

内优于在热校准风

1min±0.3℃;标准

气流温度波动度洞上校准以下时在

,900℃,1min

内优于时

±1℃,900℃~1700℃,

在内优于总温的

1min±1%

3

JJF1049—2024

表4续

()

序号计量标准技术要求用途

在常温高速校准风洞上校准时在流

,

高速气流

道中心截面内优于在(

40%±0.5℃;

均匀度热校准风洞上校准时在流道中心马赫数

,0.1~

高速校气流

截面内优于总温的在流)

气流温度40%±5%,0.95

2准风洞道中心截面内优于总温的环境下校

10%±1%准的计量

以下时优于标准

控制偏差900℃,±10℃;900℃~

时优于

1700℃,±20℃

波动度在内优于气流速度的

10min±5%

气流速度在流道中心截面内优于气流速低速气流

均匀度40%(

度的速度

±5%5m/s~

低速校

波动度在内优于温度阶跃量的40m/s)

3准风洞10min±1%气流环境

气流温度在流道中心截面内优于温度阶下校准的

均匀度40%

跃量的计量标准

±1%

气流流道宽度不小于被校传感器直径的倍

10

小于被校温度传感器时间常数

动态温度执行时间

的实现温度阶跃

4激励源10%

激励幅度不小于

10℃

测量范围

1mV~30V

最大允许

电压

误差±0.5%温度动态

高速采信号采集

分辨力不低于位,

5集设备16建议使用

最大允许采样间隔-6的测量示波器

时间间隔±(0.06×+1×10

误差间隔

)

采样频率上限不低于

1MHz

其他设备

6.2.2

其他设备与仪器及其技术要求见表

5。

4

JJF1049—2024

表5其他设备与仪器及其技术要求

序号设备或仪器测量范围技术要求用途

压力传感器最大允许误差气流总压测量

10kPa~100kPa:±0.15%

总压探针总压系数优于气流总压测量

20kPa~100kPa:0.005

压力传感器最大允许误差气流静压测量

3-20kPa~20kPa:±0.15%

大气压力计最大允许误差大气压测量

495kPa~105kPa:±40Pa

最大允许误差低速校准风洞的

风速计:

55m/s~40m/s读数气流速度测量

±(0.03m/s+5%×)

最大允许误差

液体流速仪:液流速度测量

60.02m/s~2m/s读数

±(1%×+0.01m/s)

冰点恒温器温度热电偶冷端补偿

70℃:(0±0.1)℃

对于电压测量最大允许误差

,

为读数

±(0.015%×+

数据采集量程采集温度传感器

0V~1V,0.005%×+3μV);、

8处理系统对于电阻测量最大允许压力传感器的信号

0kΩ~5kΩ,

误差为读数

±(0.015%×+

量程

0.0075%×+1.5mΩ)

7校准项目和校准方法

校准项目

7.1

时间常数τ和热响应时间τττ

0.1、0.5、0.9。

校准方法

7.2

温度传感器动态响应校准过程主要包括产生稳定的校准工况稳定的速度场