《温度数据采集仪校准规范》征求意见稿

温度数据采集仪校准规范编写说明

一、任务来源

国家质量监督检验检疫总局国质检量函〔2010〕193号文件下达了《温度数据采集仪校准规范》的制定任务，由浙江省计量科学研究院负责起草并协同中国计量学院、上海市计量测试技术研究院、深圳市质量计量检测研究院等单位共同完成编写任务。

二、产品概述

温度数据采集仪（以下简称采集仪）是一种能够自动采集、处理温度数据，并将其存贮于电子存储器内，通过接口线缆或无线信息传输的方式，按照相应协议与上位计算机进行通讯，实现温度测量数据及曲线、棒图等图形的显示、打印、存贮及记录的新型温度测量仪表。它主要由温度传感器、测量电路、放大电路、线性化电路、A/D转换电路、CPU、存储器、接口电路、时钟电路、射频电路以及电源等外围电路组成。根据测量的需要以及应用场合的要求，采集仪的多种电路可集成在同一芯片之中，温度传感器可直接焊接在电路板上内置于采集仪内部，也可通过导线、连接杆置于采集仪外部。采集仪可采用交流电、直流电以及电池供电；可防水、密封设计，直接将其投入被测物体内部（如液体中）测量物体内部温度，也可留有通风孔，置于大气空间以测量空间温度；可单路测量，也可通过模拟扫描电路实现多路温度测量；采集仪一般不具有实时显示功能，但部分采集仪带有本地显示功能；与上位计算机的数据传输可以通过线缆接口实现，也可通过无线信号发射方式实时实现。

采集仪的基本工作原理如下：温度传感器与被测温度达成热平衡并感受其变化输出电信号，经测量电路转换成统一的电压信号，进入放大电路、A/D转换电路后将模拟电压量转换成数字量，然后CPU接受数字信号，经过软件运行后，得到温度传感器采集到的实际温度数据，按照数据采集的时间顺序存放在相应的电子存储器中。对于有线信号传输的采集仪，测量完成后，将采集仪置于专用读数装置或通过数据接口线缆直接与上位计算机连接，运行相应软件，读取、处理、打印、记录相应的温度测量数据。对于无线信号传输的采集仪，在数据采集的过程中可通过设置工作任务实时完成采集仪与上位计算机的通讯，完成数据读取、处理、打印、记录等功能。

采集仪的应用极其广泛，其应用领域包括：⑴农产品、水产品以及食品、药品、疫苗、血液等冷藏、冷冻、保鲜以及保鲜产品运输中的温度监测，即用于冷链温度的监测。随着物联网技术的发展，基于物联网技术的冷链温度监控系统得到蓬勃发展，为验证冷藏、冷冻、保鲜产品的全过程控制状况提供了技术保证，其技术核心就是温度数据采集仪。⑵药品、食品生产及疾病诊疗中的消杀毒、灭菌温度的监测。封闭式的采集仪可以置于消毒、杀毒物品内部，也可投入到需要灭菌的液体或流质之中，以监测、验证消杀毒、灭菌温度是否达到了规定要求。⑶冷库、仓库、实验室等空间的温度监测，当需要对环境温度进行连续监控时，采集仪可实现最小记录间隔为1s的数据测量，保证监控的连续性和有效性。⑷育种、育苗的温度监测。在高效生态农业中，可连续监测农作物种苗的生长环境，实现高产稳产，并且帮助农作物新品种的研究；在人工繁殖、养殖中，可监控繁殖、养殖温度，促进养殖、繁殖的顺利进行。⑸工业生产过程中有关工艺过程的温度验证。如玻璃窑炉温度、热处理炉温度、电子产品老化温度、电子线路板贴焊温度的监测、验证等等。

三、规范制定的目的和意义

对于上述温度数据采集仪，目前国内外尚无规范性的正式出版物。欧盟发布了以下标准：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》，虽然它们的使用领域与温度数据采集仪相似，也均适用于带温度传感器的记录测量仪表，但均适用于有纸的记录方式，不适用于采集数据存贮于电子存储器中的产品。我国国家标准GB/T 25479-2010《工业过程测量和控制系统用无纸记录仪》仅适用于工业生产过程中用于测量和控制的不带温度传感器的无纸记录仪，且其体积一般较大，与温度数据采集仪不同，因此GB/T 25479-2010不适用于温度数据采集仪。

由于没有统一的规范性的正式出版物，因此温度数据采集仪的量值溯源方法各异，评价混乱，使得采集仪应用的通用性、互换性受到限制，阻碍了它的进一步发展。因此，有必要尽快制定温度数据采集仪的校准规范，以完善温度仪表的量值溯源体系、促进新型温度测量仪表的有序发展。

四、规范起草的技术依据

本规范的编写是按照JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》的要求进行的；附录中的不确定度评定按照JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》进行。

校准方法中，带本地显示功能采集仪显示部分的校准以及外置传感器采集仪的传感器及标准铂电阻温度计插入恒温槽方法参考了JJF1171-2007《温度巡回检测仪校准规范》，采用标准铂电阻温度计作测量标准时的实际温度计算采用了JJG 161-2010《标准水银温度计》中的方法。

本规范制定时同时参考了JJF1001-1998《通用计量术语及定义》和JJF1007-2007《温度计量名词及定义》。

五、规范内容的说明

1、关于范围

由于采集仪的形态基本上均是传感器与后续电测量部件一体化成品的，因此校准时是对包括温度传感器在内的温度测量系统进行整体校准的。采集仪的温度范围较宽，低温至-100℃以下，高温至1000以上℃，校准时必然要使用恒定温度源，由于目前使用广泛、价格适中、原理成熟、性能适用可靠的恒定温度源的温度范围一般在-80℃～300℃之间，超出此温度范围的恒定温度源，或者价格昂贵，或者性能欠佳，均不适用于校准温度数据采集仪。因此，本规范确定的适用范围为（-80～+300）℃的温度数据采集仪。

2、关于术语

温度数据采集仪是一种新型的温度测量仪表，由于缺乏相应规范，因此名称混乱，有称作温度跟踪仪、炉温测试仪的，也有称为温度记录器、冷链温度计的，等等。因此，除JJF 1001-1998、JJF 1007-2007界定的术语和定义适用于本规范外，本规范对温度数据采集仪进行了定义。同时根据采集仪的特点以及其主要参数，对电可擦可编程只读存储器、本地显示、无线通讯、采样间隔、记录间隔以及发送时间间隔进行了定义。

3、关于计量特性

根据实际使用情况以及采集仪的主要技术参数，本规范给出的采集仪的计量特性为基本误差及时钟误差。由于采集仪使用中，需要设置一些必要的参数，这些参数的设置对于采集仪的正确使用是必备的，因此本规范规定了相应的检查项目，如采样间隔、记录间隔、发送时间间隔、启停方式、超温报警以及外观等。

由于目前没有采集仪的国家标准、行业标准或国际标准，采集仪的技术指标均是制造商根据客户要求自行确定的，因此各产品的计量特性要求尚未统一。本规范起草时，调查了国内外常见的各类温度数据采集仪，在-80℃～300℃测量范围内，基本误差通常在±0.1℃～±1.0℃之间，时钟误差通常不超过±1s/d～±2s/d，采样间隔、记录间隔、数据发送时间间隔均可调，最小可调单位为1s，最大可达72h或24h，一般均具有启动和停止方式的设置，并可选。因此，本规范将上述指标作为计量特性要求或检查项目的技术要求，由于校准不需要对被校仪器作出合格判断，因此本规范同时声明这些技术指标仅作参考。

4、关于校准条件

本规范对环境条件、供电条件以及测量标准与配套设备进行了规定。为了使测量结果具有尽可能小的不确定度，需要建立一种较优越的环境条件，降低环境因素对测量标准及配套设备带来的附加误差，需要具备一定准确度要求的测量标准及配套设备。本规范是按上述原则确定校准条件的。

4.1
环境条件

由于采集仪大都整体放置在被测量的环境中，因此环境适应性较好，对校准的环境要求不高，本规范参照双金属温度计等规程规定了校准时的环境条件为环境温度在（15～35）℃之间，相对湿度不超过85%。

为了提高校准结果的可靠性，降低测量标准等电测仪器带来的不确定度，本规范同时规定，如果测量标准等电测仪器对环境条件另有要求的，应该按其规定要求执行。

4.2
供电条件

按照参比工作条件下的电源要求规定了采集仪校准时的供电条件。由于采集仪具有电池供电的方式，而其电池的安装需要专用工具，并且各制造厂商使用的电池的电流容量不一，因此校准时如使用直流电源替代电池，不仅操作繁琐、费时费力，而且可能由于电流容量的不同损坏采集仪。由于电池供电的采集仪一般均具有欠电压警示功能，因此本规范规定在校准前检查采集仪的电压是否在正常工作范围之内。如是，即可开展校准；如不是，则更换电池。

精密的电源控制（参比条件下的电源）一般是通过稳压电源来实现的，但实验室常用的稳压电源的功率一般不大，而恒温槽等恒温设备却需要较大功率的电源来驱动，同时考虑到恒温设备主要是用来提供恒定温度环境的，只要能够实现温度稳定，不必对电源作出过高要求。因此，本规范规定恒温设备的电源只要满足其使用要求即可。

4.3
测量标准及其他设备

本规范基于常见、经济、成熟、性能适用可靠的原则选择测量标准及配套设备，因此本规范中规定的测量标准及配套设备均是温度计量检定、校准中常用的仪器设备，也是大部分实验室已经具备的仪器设备。

5、关于校准项目和校准方法

本规范设定的校准项目为基本误差和时钟误差。其他项目，如采样间隔、记录间隔、发送时间间隔、启停方式、超温报警及外观，均作为检查项目，且规定在校准前进行检查。

由于采集仪使用前需要设置各种参数，而且参数设置的操作各不相同，因此本规范规定了在校准前按照制造商的规定设置与校准有关的相应参数。

由于采集仪可投入液体中使用，也可置于大气中使用，因此本规范对校准时采集仪的安装方式给予了规定。对可投入液体使用的采集仪，规定采用金属网兜加以固定，并浸没于恒温槽的液体之中。

校准时，校准点的选择、测量标准的使用、具体校准方法以及数据处理参照了JJG 161-2010、JJF 1171-2007等有关规定，强调在读取测量标准示值时记录计时器示值，计算、处理同一时刻的测量标准与采集仪的数据。

6
关于校准结果的表达及复校时间间隔

“校准结果的表达”中的描述采用了JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》中规定的内容。其中“校准结果及其测量不确定度的说明”中提出了具体要求，即应给出“基本误差、时钟误差的校准结果及其测量不确定度，以及采样间隔、记录间隔、发送数据时间间隔、启停方式、超温报警以及外观检查结果的说明”。

采集仪是一种电子测量仪器，随着使用时间的推移性能将发生一定的变化，因此应该定期对其进行校准，参照其它有关规程规范的规定，本规范规定其复校时间间隔最长不超过1年。

由于影响采集仪测量性能的因素很多，并且采集仪不属于强制检定的计量器具，因此按照JJF 1071-2010规定，本规范对复校时间间隔的规定中强调了“由于复校时间间隔的长短是由仪器的的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的，因此，送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔”。

7
附录的设置

附录A给出了校准记录的参考格式；

附录B给出了校准证书的内页格式；

附录C给出了采用标准水银温度计作测量标准、0.1℃分辨力采集仪作被校仪器的不确定度评定示例；

附录D给出了采用标准表电阻温度计作测量标准、0.01℃分辨力采集仪作被校仪器的不确定度评定示例。

浙江省计量科学研究院

二○一一年六月三十一日