通过实验研究了侧搅拌式恒温水槽和恒温油槽100 mm以上的温度梯度。研究表明在50～200℃范围内恒温槽30～100 mm上层温场温度梯度能够达到工作用玻璃液体温度计、工业铂电阻温度计等常规工业温度计规程规范要求。根据实验结果，置入深度对传感器的测量结果的影响取决于传感器材料的导热系数。导热系数越小，影响越小。对于相同材质的温度传感器，置入深度对传感器的测量结果的影响取决于深度直径比。根据实验结果可以推断，在校准置入深度较短温度传感器时，被校传感器的轴向传热是测量误差的主要来源，随着校准温度的提高，置入深度对测量结果的影响越来越大。

恒温槽采用不同的介质可以提供-100～300℃的稳定均匀温场，是中低温传感器的校准中最常用的恒温设备[1]。温场均匀性是恒温槽最重要的技术指标之一，其测试过程一般参照JJF1030-2010《恒温槽技术性能测试规范》[2,3]进行，规范中要求用标准铂电阻温度计考察恒温槽工作区域的均匀性，对于工作区域的描述为“能保证恒温槽均匀性与稳定性的区域”，而如何判断恒温上下平面位置则无明确说明，实际测试中一般也根据经验确定[4,5]。一些文献中[6]建议标准铂电阻温度计置入深度为200 mm，但是在实际检定校准工作中，有很多特殊的被测传感器和温度计无法达到200 mm的置入深度。如工作用玻璃液体温度计中有大量的局浸式温度计，如型号为GB-1的石油产品温度计的置入深度最多为55 mm,GB-3的石油产品温度计置入深度为45 mm[7]。对于工业铂电阻温度计，根据JJG 229-2010《工业铂/铜热电阻检定规程》[8]要求在测量100℃电阻值时，对置入深度的要求是在稳定状态下，继续增加置入深度1 cm，重新达到热平衡后，电阻值变化不超过允差的5%，对于Pt100的B级铂电阻，换算成温度为0.015℃，这种校准要求操作起来比较困难，且有多种类型工业用铂电阻温度计，如管道常用温度传感器无法达到操作要求。部分一体化设计的温度变送器，电器部分受热易影响其电子元器件，亦难以满足置入深度要求[9]。为了尽量减小置入深度对传感器的校准结果的影响，邱萍等[10]专门研制了一种用于测量热量表配对传感器的恒温槽。恒温槽100 mm以上温度场温度梯度的研究有助于分析校准中导热误差对测量结果影响的分析[11,12]。

1 实验设计

实验分为两个部分：第一部分为测试恒温槽上层温场的温度梯度。本实验采用一支石英材质的一等标准铂电阻温度计作为参考温度计，插入恒温槽中心液面250 mm以下，采用一种特殊设计的L型铠装铂电阻温度计（如图1所示）作为测量温度计，用于测量水平及垂直温场。第二部分为测试置入深度对不同材质和不同直径的温度传感器测量结果的影响。被测传感器分别选取一支石英铂电阻温度计，其感温部分为绕丝元件，骨架和外壳均为石英材质，中空结构，石英玻璃常温下的导热系数约为1.4 W/（m K），远低于常用传感器的金属材质的导热系数，而且这种温度传感器感温部分绕丝长度远低于标准铂电阻，两只直径分别为4.5 mm和8 mm的铠装不锈钢外壳薄膜铂电阻温度传感器，3支传感器均为A级。测量仪表选用ISOTECH生产的mickro500测温电桥，为了消除恒温槽温度波动对测量结果的影响，利用测温电桥的统计功能，3 s/次的采集速率，60组连续读数的算术平均值作为单次测量结果。被测恒温槽采用湖州唯立仪表厂生产的侧搅拌式恒温水槽和恒温油槽，实验分别在50℃、100℃、200℃恒温条件下进行。其中恒温水槽的工作介质为纯水，恒温油槽的工作介质为甲基硅油。

2 恒温槽温场测试

2.1 恒温槽垂直温场

分别测试恒温槽在不同温度下，不同深度的温度梯度，从图2中可以看出，当恒温槽在50℃和100℃时，恒温槽水平面下100 mm到30 mm，温度梯度基本在0.004℃以内，当恒温槽温度提高到200℃时，温度梯度随着浸没深度的减小而逐渐增大，当浸没深度减小到70 mm以内后，温度梯度增大到0.01℃以内，当浸没深度减小到30 mm时，温度梯度达到0.016℃，但是不超过0.02℃，仍然符合JJG 229-2010和JJG 130-2011的要求。