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目前,我国制药设备(高压蒸汽灭菌柜、隧道式烘箱和冻干机等)的温度验证工作越来越被重视,为了迎合市场需求,也出现了一些温度验证仪器或者系统。在这些产品中,有进口和国产之分,也有有线和无线之分。就现在来看,进口产品在国际上已经通行了很多年,其产品从精密温度测量的角度来看就是普通的温度巡检仪,国产的也正在高歌猛进,有的产品性能已接近KAYE,不像以前那么被歧视了,比如国内卖的最好,是深圳研工科技的温湿度验证系统,可以测温度,湿度,压力多功能高精度验证仪。
现在市面上能见到的,大多是有线的温度验证系统。有线的产品从测温原理上,又可分为热电偶和热电阻两种,我们从以下的内容中,可以逐渐摸清这两种产品的特性和优劣。
热电偶,采用的是热电势反映温度,热电势的原理是:当两种不同的导体的连结点处于不同的温度下,其构成的回路内,产生电流。通过这个原理,即可测量并计算得出一端的温度值。但是要注意到,热电偶测温时,受传感器两端的影响,即使测温端做的再好,其另一端(接入仪器一端的工业现场中,或者说是灭菌设备的周围环境中)的冷端补偿却受外界环境变化的影响,外界环境的冷热,直接影响测温结果,所以热电偶,除了在实验室中,其实是极难做到高精度的。目前除了美国KAYE,还没有哪家企业真的可以将热电偶的测温准确度真正做到0.5℃以下。虽然有些厂家盲目抄袭KAYE,使用了热电偶,但是其产品技术到底如何,则只有智者可见了。(后面我将讲到一个小办法,用来观察仪器测温效果)
铂电阻,随着温度的升高,其电阻值也升高,且基本被认为是线性的,只要测得铂电阻的电阻值,就可以计算出铂电阻所处环境的温度值,不受外界环境的影响,所以铂电阻是理想的温度传递标准,在精密温度测量领域,主要使用的是铂电阻。
铂电阻测温的准确度和稳定性比热电偶要高很多,这在温度测量领域是众所周知的,之所以有很多厂家没选择使用铂电阻,是因为无法解决铂电阻的抗振和防水问题。KAYE的温度验证系统已经有几十年的历史,在最初的那个年代,生产工艺和材料不能使其解决铂电阻的问题,而其又能将热电偶的测温精度很好地提高,所以其产品使用了廉金属T型热电偶,并且延续至今。而现如今,随着科技的发展和加工工艺的进步,解决铂电阻的防水抗振问题,已经不是什么难题,就看产业界的人有没有用心,是否能够踏踏实实地去做事情。
目前,铂电阻,大多在高端的精密温度测量领域被使用,而相对便宜的工作级T型、E型、K型、J型等廉金属热电偶,则广泛应用在一些要求不高的,相对粗糙的工业中低端测温领域。
有人在百度百科中写道“铂电阻不能校准铂电阻,热电偶也不能校准热电偶,只能是铂电阻校准热电偶”,这要拿到业界去讲,岂止荒唐可笑。在精密温度测量领域,谁都知道,校准是用高等级的标准器,在客观的恒温标准源中,去校准低等级的仪器。并没有限定说哪一类不能校准哪一类。如果按照这一说法,铂电阻不能用高等级的铂电阻温度计校准,难道要用热电偶吗?这瞎话讲的,实在太不负责任了。
观KAYE的温度验证系统,有不足,其温度校准时所使用的干井炉,与精密温度测量领域的国际第一品牌美国FLUKE相比,无论是准确度,稳定性,轴向均匀性,径向均匀性,还是升温降温的速度等,各方面的性能指标均已落后。当然在国外开发一个新的产品周期都比较长,成本也高,或者还要权衡投资和收益,所以在满足现状的情况下,他们并不忙于推陈出新,但还是希望KAYE能够向国人学习点与时俱进的精神。
要注意的是,验证仪的校准工作非常重要,如果所配的温度干井炉均匀度不好,则校准后整个系统必然偏差很大。我们曾经使用过英国ISOTECH的Jupiter 650,其径向均匀度就不好,在121℃左右时,插在炉心的传感器,与插在边缘的传感器温度相差有1℃多,校验完了以后,去测试测我们的设备,偏差很大,都接近2℃了。起初还以为是我们的设备有问题,后来经过反复查证才知道,是干井炉均匀度不好,导致传感器校验不准造成的。
国际上,包括干式炉的创始人在内,都公认的一条就是:在温度校准的时候,能够采用有介质的方式,就不要采用无介质办法。在国家各大小计量部门,被认可的主要还是恒温油槽,干式炉只是在现场便携使用和高温情况下,有其优势。在中低温(-80℃~300℃)情况下,被广泛认可的还是液体槽。哪怕是目前世界上最先进的干式计量炉FLUKE的917X系列,也无法与好的油槽相比。
记得网上见过,有厂家甚至抄袭了Jupiter 650做的干井炉,胆寒啊。与其使用这种性能的设备,还真不如用个小油槽加个精密温度计来校准。
现在国内和国外也有一些无线的温度验证产品。无线的传感器方便现场安装,这是最大的优势。不过也要考虑无线产品的不足,首先,其探头体积比较大,校准工作是个麻烦;其次,使用电池,需要定期更换,且费用不低;再次,测不了高温,干热的高温设备无法验证;还有最重要的就是,价格高昂。真盼望能有便宜又好使,且高低温都能测的无线产品出现,但这似乎就是一种奢望。
实际上观察验证仪的好坏,有一个最简单和直观的办法,就是将系统校准后,把所有的探头放入一杯水中,待15-30分钟,其温度就基本处于均匀稳定的状态了。这时候,观察验证仪的测温读数,重点是最大值-最小值。好的温度验证系统,该值基本不会超过0.3℃(如热电阻探头或KAYE的热电偶探头),而差的系统,基本会在0.5℃左右或者更高。这方法虽然不能说绝对严谨,但也可起到管窥之效果。
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