《溫度數據采集儀校準規范》征求意見稿

溫度數據采集儀校準規范編寫說明

一、任務來源

國家質量監督檢驗檢疫總局國質檢量函〔2010〕193號文件下達了《溫度數據采集儀校準規范》的制定任務，由浙江省計量科學研究院負責起草并協同中國計量學院、上海市計量測試技術研究院、深圳市質量計量檢測研究院等單位共同完成編寫任務。

二、產品概述

溫度數據采集儀（以下簡稱采集儀）是一種能夠自動采集、處理溫度數據，并將其存貯于電子存儲器內，通過接口線纜或無線信息傳輸的方式，按照相應協議與上位計算機進行通訊，實現溫度測量數據及曲線、棒圖等圖形的顯示、打印、存貯及記錄的新型溫度測量儀表。它主要由溫度傳感器、測量電路、放大電路、線性化電路、A/D轉換電路、CPU、存儲器、接口電路、時鐘電路、射頻電路以及電源等外圍電路組成。根據測量的需要以及應用場合的要求，采集儀的多種電路可集成在同一芯片之中，溫度傳感器可直接焊接在電路板上內置于采集儀內部，也可通過導線、連接桿置于采集儀外部。采集儀可采用交流電、直流電以及電池供電；可防水、密封設計，直接將其投入被測物體內部（如液體中）測量物體內部溫度，也可留有通風孔，置于大氣空間以測量空間溫度；可單路測量，也可通過模擬掃描電路實現多路溫度測量；采集儀一般不具有實時顯示功能，但部分采集儀帶有本地顯示功能；與上位計算機的數據傳輸可以通過線纜接口實現，也可通過無線信號發射方式實時實現。

采集儀的基本工作原理如下：溫度傳感器與被測溫度達成熱平衡并感受其變化輸出電信號，經測量電路轉換成統一的電壓信號，進入放大電路、A/D轉換電路后將模擬電壓量轉換成數字量，然后CPU接受數字信號，經過軟件運行后，得到溫度傳感器采集到的實際溫度數據，按照數據采集的時間順序存放在相應的電子存儲器中。對于有線信號傳輸的采集儀，測量完成后，將采集儀置于專用讀數裝置或通過數據接口線纜直接與上位計算機連接，運行相應軟件，讀取、處理、打印、記錄相應的溫度測量數據。對于無線信號傳輸的采集儀，在數據采集的過程中可通過設置工作任務實時完成采集儀與上位計算機的通訊，完成數據讀取、處理、打印、記錄等功能。

采集儀的應用極其廣泛，其應用領域包括：⑴農產品、水產品以及食品、藥品、疫苗、血液等冷藏、冷凍、保鮮以及保鮮產品運輸中的溫度監測，即用于冷鏈溫度的監測。隨著物聯網技術的發展，基于物聯網技術的冷鏈溫度監控系統得到蓬勃發展，為驗證冷藏、冷凍、保鮮產品的全過程控制狀況提供了技術保證，其技術核心就是溫度數據采集儀。⑵藥品、食品生產及疾病診療中的消殺毒、滅菌溫度的監測。封閉式的采集儀可以置于消毒、殺毒物品內部，也可投入到需要滅菌的液體或流質之中，以監測、驗證消殺毒、滅菌溫度是否達到了規定要求。⑶冷庫、倉庫、實驗室等空間的溫度監測，當需要對環境溫度進行連續監控時，采集儀可實現最小記錄間隔為1s的數據測量，保證監控的連續性和有效性。⑷育種、育苗的溫度監測。在高效生態農業中，可連續監測農作物種苗的生長環境，實現高產穩產，并且幫助農作物新品種的研究；在人工繁殖、養殖中，可監控繁殖、養殖溫度，促進養殖、繁殖的順利進行。⑸工業生產過程中有關工藝過程的溫度驗證。如玻璃窯爐溫度、熱處理爐溫度、電子產品老化溫度、電子線路板貼焊溫度的監測、驗證等等。

三、規范制定的目的和意義

對于上述溫度數據采集儀，目前國內外尚無規范性的正式出版物。歐盟發布了以下標準：EN 12830:1999《Temperature Recorders for the
Transport,

Storage and Distribution of Chilled,Frozen,Deep-Frozen/Quick-FrozenFood and Ice Cream─Tests,Performance,Suitability》、EN 13485:2001《Thermometers for Measuring the Air and Product Temperature forthe Transport,Storage and Distribution of Chilled,Frozen,Deep-Frozen/

Quick-Frozen Food and Ice Cream─Tests,Performance,Suitability》以及EN 13486:2001《Temperature Recorders and Thermometers for theTransport,Storage and Distribution of Chilled,Frozen,Deep-Frozen/

Quick-Frozen Food and Ice Cream─PeriodicVerification》，雖然它們的使用領域與溫度數據采集儀相似，也均適用于帶溫度傳感器的記錄測量儀表，但均適用于有紙的記錄方式，不適用于采集數據存貯于電子存儲器中的產品。我國國家標準GB/T 25479-2010《工業過程測量和控制系統用無紙記錄儀》僅適用于工業生產過程中用于測量和控制的不帶溫度傳感器的無紙記錄儀，且其體積一般較大，與溫度數據采集儀不同，因此GB/T 25479-2010不適用于溫度數據采集儀。

由于沒有統一的規范性的正式出版物，因此溫度數據采集儀的量值溯源方法各異，評價混亂，使得采集儀應用的通用性、互換性受到限制，阻礙了它的進一步發展。因此，有必要盡快制定溫度數據采集儀的校準規范，以完善溫度儀表的量值溯源體系、促進新型溫度測量儀表的有序發展。

四、規范起草的技術依據

本規范的編寫是按照JJF1071-2010《國家計量校準規范編寫規則》的要求進行的；附錄中的不確定度評定按照JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》進行。

校準方法中，帶本地顯示功能采集儀顯示部分的校準以及外置傳感器采集儀的傳感器及標準鉑電阻溫度計插入恒溫槽方法參考了JJF1171-2007《溫度巡回檢測儀校準規范》，采用標準鉑電阻溫度計作測量標準時的實際溫度計算采用了JJG 161-2010《標準水銀溫度計》中的方法。

本規范制定時同時參考了JJF1001-1998《通用計量術語及定義》和JJF1007-2007《溫度計量名詞及定義》。

五、規范內容的說明

1、關于范圍

由于采集儀的形態基本上均是傳感器與后續電測量部件一體化成品的，因此校準時是對包括溫度傳感器在內的溫度測量系統進行整體校準的。采集儀的溫度范圍較寬，低溫至-100℃以下，高溫至1000以上℃，校準時必然要使用恒定溫度源，由于目前使用廣泛、價格適中、原理成熟、性能適用可靠的恒定溫度源的溫度范圍一般在-80℃～300℃之間，超出此溫度范圍的恒定溫度源，或者價格昂貴，或者性能欠佳，均不適用于校準溫度數據采集儀。因此，本規范確定的適用范圍為（-80～+300）℃的溫度數據采集儀。

2、關于術語

溫度數據采集儀是一種新型的溫度測量儀表，由于缺乏相應規范，因此名稱混亂，有稱作溫度跟蹤儀、爐溫測試儀的，也有稱為溫度記錄器、冷鏈溫度計的，等等。因此，除JJF 1001-1998、JJF 1007-2007界定的術語和定義適用于本規范外，本規范對溫度數據采集儀進行了定義。同時根據采集儀的特點以及其主要參數，對電可擦可編程只讀存儲器、本地顯示、無線通訊、采樣間隔、記錄間隔以及發送時間間隔進行了定義。

3、關于計量特性

根據實際使用情況以及采集儀的主要技術參數，本規范給出的采集儀的計量特性為基本誤差及時鐘誤差。由于采集儀使用中，需要設置一些必要的參數，這些參數的設置對于采集儀的正確使用是必備的，因此本規范規定了相應的檢查項目，如采樣間隔、記錄間隔、發送時間間隔、啟停方式、超溫報警以及外觀等。

由于目前沒有采集儀的國家標準、行業標準或國際標準，采集儀的技術指標均是制造商根據客戶要求自行確定的，因此各產品的計量特性要求尚未統一。本規范起草時，調查了國內外常見的各類溫度數據采集儀，在-80℃～300℃測量范圍內，基本誤差通常在±0.1℃～±1.0℃之間，時鐘誤差通常不超過±1s/d～±2s/d，采樣間隔、記錄間隔、數據發送時間間隔均可調，最小可調單位為1s，最大可達72h或24h，一般均具有啟動和停止方式的設置，并可選。因此，本規范將上述指標作為計量特性要求或檢查項目的技術要求，由于校準不需要對被校儀器作出合格判斷，因此本規范同時聲明這些技術指標僅作參考。

4、關于校準條件

本規范對環境條件、供電條件以及測量標準與配套設備進行了規定。為了使測量結果具有盡可能小的不確定度，需要建立一種較優越的環境條件，降低環境因素對測量標準及配套設備帶來的附加誤差，需要具備一定準確度要求的測量標準及配套設備。本規范是按上述原則確定校準條件的。

4.1
環境條件

由于采集儀大都整體放置在被測量的環境中，因此環境適應性較好，對校準的環境要求不高，本規范參照雙金屬溫度計等規程規定了校準時的環境條件為環境溫度在（15～35）℃之間，相對濕度不超過85%。

為了提高校準結果的可靠性，降低測量標準等電測儀器帶來的不確定度，本規范同時規定，如果測量標準等電測儀器對環境條件另有要求的，應該按其規定要求執行。

4.2
供電條件

按照參比工作條件下的電源要求規定了采集儀校準時的供電條件。由于采集儀具有電池供電的方式，而其電池的安裝需要專用工具，并且各制造廠商使用的電池的電流容量不一，因此校準時如使用直流電源替代電池，不僅操作繁瑣、費時費力，而且可能由于電流容量的不同損壞采集儀。由于電池供電的采集儀一般均具有欠電壓警示功能，因此本規范規定在校準前檢查采集儀的電壓是否在正常工作范圍之內。如是，即可開展校準；如不是，則更換電池。

精密的電源控制（參比條件下的電源）一般是通過穩壓電源來實現的，但實驗室常用的穩壓電源的功率一般不大，而恒溫槽等恒溫設備卻需要較大功率的電源來驅動，同時考慮到恒溫設備主要是用來提供恒定溫度環境的，只要能夠實現溫度穩定，不必對電源作出過高要求。因此，本規范規定恒溫設備的電源只要滿足其使用要求即可。

4.3
測量標準及其他設備

本規范基于常見、經濟、成熟、性能適用可靠的原則選擇測量標準及配套設備，因此本規范中規定的測量標準及配套設備均是溫度計量檢定、校準中常用的儀器設備，也是大部分實驗室已經具備的儀器設備。

5、關于校準項目和校準方法

本規范設定的校準項目為基本誤差和時鐘誤差。其他項目，如采樣間隔、記錄間隔、發送時間間隔、啟停方式、超溫報警及外觀，均作為檢查項目，且規定在校準前進行檢查。

由于采集儀使用前需要設置各種參數，而且參數設置的操作各不相同，因此本規范規定了在校準前按照制造商的規定設置與校準有關的相應參數。

由于采集儀可投入液體中使用，也可置于大氣中使用，因此本規范對校準時采集儀的安裝方式給予了規定。對可投入液體使用的采集儀，規定采用金屬網兜加以固定，并浸沒于恒溫槽的液體之中。

校準時，校準點的選擇、測量標準的使用、具體校準方法以及數據處理參照了JJG 161-2010、JJF 1171-2007等有關規定，強調在讀取測量標準示值時記錄計時器示值，計算、處理同一時刻的測量標準與采集儀的數據。

6
關于校準結果的表達及復校時間間隔

“校準結果的表達”中的描述采用了JJF1071-2010《國家計量校準規范編寫規則》中規定的內容。其中“校準結果及其測量不確定度的說明”中提出了具體要求，即應給出“基本誤差、時鐘誤差的校準結果及其測量不確定度，以及采樣間隔、記錄間隔、發送數據時間間隔、啟停方式、超溫報警以及外觀檢查結果的說明”。

采集儀是一種電子測量儀器，隨著使用時間的推移性能將發生一定的變化，因此應該定期對其進行校準，參照其它有關規程規范的規定，本規范規定其復校時間間隔最長不超過1年。

由于影響采集儀測量性能的因素很多，并且采集儀不屬于強制檢定的計量器具，因此按照JJF 1071-2010規定，本規范對復校時間間隔的規定中強調了“由于復校時間間隔的長短是由儀器的的使用情況、使用者、儀器本身質量等諸因素所決定的，因此，送校單位可根據實際使用情況自主決定復校時間間隔”。

7
附錄的設置

附錄A給出了校準記錄的參考格式；

附錄B給出了校準證書的內頁格式；

附錄C給出了采用標準水銀溫度計作測量標準、0.1℃分辨力采集儀作被校儀器的不確定度評定示例；

附錄D給出了采用標準表電阻溫度計作測量標準、0.01℃分辨力采集儀作被校儀器的不確定度評定示例。

浙江省計量科學研究院

二○一一年六月三十一日