本文介绍了航空修理企业热工仪器仪表的现场校准问题及解决方案；采用在线压力转接技术解决了压力现场校 准的瓶颈问题。该技术方案可在其他场合得到应用。

1.引言

航空修理工厂修理现场有不少温度压力仪表和传感器，他 们指示的精度直接影响航空器修理的质量。为了实现热工仪表 的现场校准，目前常见方法有以下几种：

方法一:将实验室的现有标准仪器运到现场开展校准。由于 明显地存在携带不便、操作繁琐、计算麻烦、效率低下、难以适应 现场恶劣环境条件等缺点，实现起来困难重重，有时甚至不可能 实现。用这种方法开展现场校准的只是个别现象:如将电阻箱搬 到现场校准配接热电阻的温度现实调节仪、将活塞式压力计搬 到现场校准压力表。

方法二:用现场校验仪开展温度指示调节仪的现场校准。这 种方法是目前开展现场校准的主要方法。只能实现温度指示调 节仪的现场校准，不能开展温度测量系统的整体校准。

方法三:用便携式热源加上温度测量标准开展热电偶、铂电 阻的现场校准，用便携式压力源加上压力测量标准开展压力表 的现场校准。在需要对同一单位热电偶、热电阻、温度指示调节 仪、压力变送器、压力表等多种校准对象开展现场综合校准时， 存在需携带多套装置、冗余笨重等不足。

国外热工仪表的现场校准方法普遍存在制式、连接方式、数 据处理等与国内不相匹配等问题。

2.技术方案设计

2.1系统构架

本研究方案针对以上现场校准方法的不足，综合考虑便携 性、环境适应性、校准参数对象数量、数据处理自动化等方面要 求，研制高度集成的适于多种常见温度、压力测量仪器仪表现场 校准的热工仪表现场校准装置,解决温度、压力测量系统整体校 准和多参数综合校准问题。

本校准装置由便携式热源、堆栈式测温仪、在线压力接口、 压力校验仪、标准信号源、通讯接口、笔记本电脑、打印机等组 成。其结构组成框图如图1。

该方案基于被校对象情况可灵活配置,典型方案见表1 2.2热工仪表现场校准专用软件

热工仪表现场校准专用软件主要包括：系统设置、现场校准、查询打印、数据管理等模块。系统设置模块主要实现用户管 理、标准设置、数据通讯等功能;现场校准模块包括热电偶校准、 温度指示调节仪校准、压力变送器校准和压力表校准模块,实现 热电偶、温度指示调节仪、压力变送器、压力表等常见热工仪表 现场校准的数据采集、数据处理、数据存储等功能;查询打印模 块实现历史记录的查询、原始记录和证书文件的打印等功能;数 据管理模块实现数据备份、数据导出等功能。其软件模块框图如 图2。

典型现场校准工作流程如图3。

软件采用数据库存储基础数据,数据库系统负责创建和维护 表和索引等数据库对象，维持引用的完整性和安全性，确保在出 现各种错误时能够恢复操作。

软件通过编程，实现热源温度自动修正，以保证热源温度的 准确可靠。定期对热源温度进行校准，将每次热源校准结果存储 于软件中，通过多点之间插值运算,得到修正曲线，叠加到使用 时读得的热源温度上，从而实现热源温度自动修正。

软件采用开放性报表设计，通过设计原始记录模板、证书文 件模板，达到统一原始记录和证书文件格式的目的，同时方便将 来的修改完善。

3.方案中关键技术及实施途径

本方案的关键技术主要有:综合校准技术、压力转接技术、 热源控制技术、校准数据分析处理技术。

3.1综合校准技术

目前，热电偶、热电阻、温度显示调节仪、压力变送器、压力 表等仪表现场校准通常是分开考虑、单独校准,本项目由一套装置同时实现以上多种热工仪表的校准，扩展了装置的校准范围， 提高了校准能力。

对热电偶的校准，主要需要提供热源，能自动根据ITS90进 行常见S、B、R、N、K、E、T型等标准化热电偶的热电势到温度的 转换。

对温度显示调节仪的校准,主要需要提供直流电压源、电阻 源作为模拟热电偶、热电阻信号,能自动根据ITS90进行常见分 度号热电偶和热电阻温度到电势、电阻的转换。

对压力变送器的校准，主要需要提供压力源、压力测量标准 和直流电压、直流电流测量功能。

随着源、表合一,高度集成的多功能校准器的出现，将压力 测量标准、直流电压源、电阻源、直流电压测量、直流电流测量等 功能集于一身，为多种热工仪表综合校准提供了条件。

本方案拟采用便携式热源、压力源，辅以FLUKE 744过程校 准仪,通过编制热工仪表现场校准软件’用一套装置实现温度测 量系统整体校准、温度指示调节仪校准、热电偶校准、热电阻校 准、压力测量系统整体校准、压力变送器校准以及压力二次仪表 校准。

综合校准技术通过设备和技术引进，加上软件整合集成解决。

3.2压力转接技术

压力转接要完成压力源、压力模块、被校压力仪表之间的物 理连接。由于工作介质涉及空气、水和油多种形式，压力范围覆 盖(-0.1~60)MPa,压力转接时要与之适应。由于被校压力仪器仪 表连接制式多种多样，需要解决它们之间的配接问题。

长期以来，使用中的压力仪器仪表没有预留连接接口 ’成为 不能开展在线校准的最大障碍。本课题研究在线校准需要的转 接器，一旦安装，以后校准时即可现场在线进行。

3.2.1在线压力接口，安装至现场管道线路后，可实现被校压 力表、压力变送器、压力测量系统的在线校准，校准时不必拆卸 被校对象。至少包含阀门、多个压力接头等结构，并考虑连接制 式规格的适应性。

(1)在线压力接口基座

该基座安装在现场管道上，带高压针阀和三个压力接头和 相应堵头(如图4、5所示）,还能加人标准压力源，对表头等进行计量。

(2)快速连接组件

研制的快速连接组件，能对99.9%的压力表、压力变送器等 进行安装、检测和计量。用螺纹M20xl.5可分别转接以下不同规 格螺纹。全不锈钢材质。具体规格、数量如下：

公制螺纹:M22xl.5、M18xl.5、M16xl.5、M14xl.5、M12xl.25、 M12xl、M10xl、M8xl

英制管螺纹:Gl/8、Gl/4、G3/8、Gl/2 锥管螺纹:ZG1/8、ZGl/4、ZG3/8、ZGl/2美制螺纹:NPT1/8 .NPT1/4、NPT3/8、NPTl/2 还配有气瓶连接螺纹、变径式液体隔离器、灰尘潮气隔离 器、超级快速接母、高、低压软管、轴向表接母、双针双管压力表 接母、插接式快速接母、多用起针器、真空过滤器、液体过滤器、 插接管件、“鱼尾纹”倒钩接头、聚四氟乙稀垫等。

3.3热源控制技术

对便携式热源,其温度稳定性由热源本身决定，本方案对其 温度均匀性和温度准确性加以控制。

温度均匀性主要由恒温块的材料及其上的测试孔决定。恒 温块材料的选择应考虑导热性和易于加工。测试孔的孔径比被 校热电偶外径稍大时可以减少杆传导带来的热量损失，从而获 得较好的温度均匀性。

采用定期校准，软件修正的方式提高热源温度准确性。定期 对热源温度进行校准,将每次热源校准结果存储于软件中,通过 多点之间插值运算，得到修正曲线,叠加到使用时读得的热源温 度上，从而实现热源温度自动修正。

3.4校准数据分析处理技术

通过调研、资料收集分析，编制热工仪表现场校准技术规 范,作为现场校准的技术依据。按照校准技术规范规定的数据处 理方法，通过软件实现校准数据的自动处理。

采用开放性报表的设计。原始记录和证书文件等报表以 EXCEL.WORD模板文件为框架，由软件调用数据库内容自动填 充。采用模板文件，可以兼顾用户的使用习惯,可以利用用户原 有的文档资源。这种方式使专用软件具有灵活性、开放性，对需 求变化适应能力强,便于后续证书格式的调整。只要按要求修改 相应模板文件,该软件即可适用于新的报表格式。

4.结论

各仪器通信协议的破译应用使系统集成得以实现，在线压 力转接技术解决了压力现场校准的瓶颈问题。航空、热电等大型 企业的热工仪器现场校准问题可以得到合理解决。