一种超声波测温型的温度传感器检定装置的制作方法

1.本发明隶属温度传感器测量与检定设备领域，具体是一种超声波测温型的温度传感器检定装置。


背景技术：

温度传感器或温度计是测量气体、液体、固体、场所温度的仪表或仪器，在许多领域和场合，大量和广泛使用着温度传感器，如半导体材料制备与加工、芯片的制备与加工、生物材料的制备与加工、医疗物品的储备与运输、食品加工、医药加工、精细化工、医疗场所、实验场所等，这些场合需要对温度进行严格的监测与控制，这就要求温度传感器能够测量出温度的准确数值，而温度传感器能准确测量温度却依赖于对温度传感器的严格检定，因此如何检定所用温度传感器的准确性，是很重要的技术要求，这就需要有一套温度传感器检定装置来对所用温度传感器进行检定，以评估和确定温度传感器的测温范围以及准确性，并获得温度传感器的校正数据或校正曲线。随着测温技术和温度传感器检定装置的技术发展，业内对温度传感器检定装置有如下技术期望：（1）可检定的温度范围宽（例如，可测温度为-150℃～1800℃）；（2）可检定的温度精度高（例如，可测温度精度达99.99%以上，或可测温度的测量误差小于℃）；（3）可检定的标准温度点多（例如，可测标准点温度达50个以上）；（4）可检定的标准温度点形成快速与稳定；（5）可检定多种温度传感器（例如，可检定铂电阻温度传感器、热电偶温度传感器、半导体温度传感器、热管温度传感器、气体温度传感器、水银温度传感器、超声波温度传感器等）；（6）可同时对多个温度传感器进行检定（例如，每次可检定30个以上的温度传感器）；（7）检定操作流程可程序化、可控制、且操作简便。
2.然而，现有技术还未达到对温度传感器检定装置的上述七条技术期望。
3.公布号为cn111811693.a公开的发明专利“一种标准铂电阻温度计的自动检定方法”，其特征为，由计算机、精密测温电桥、转换开关、柔性抓取装置、退火炉、金属固定点装置、水三相点瓶和标准铂电阻温度计组成标准铂电阻温度计的自动检定装置，其中，精密测温电桥用于测量被检标准铂电阻温度计的电阻值，转换开关用于切换不同的被检标准铂电阻温度计与精密测温电桥的接通，柔性抓取装置用于抓取被检标准铂电阻温度计实现自动化作业，金属固定点装置和水三相点瓶用于复现its-90定义的固定点温度，计算机用于控制金属固定点装置复现温坪，控制柔性抓取装置动作、切换转换开关通道、控制精密测温电桥采数、记录并处理数据。工作时，被检温度计按编号顺序排布在等候区，其接线端分别与转换开关各通道连接。开始检定时，计算机控制柔性抓取装置将被检标准铂电阻温度计从等候区取出，放入固定点装置测温阱中，计算机控制精密测温电桥开始测量被检标准铂电
阻温度计的电阻值，并通过预设判定准测是否满足读数条件并自动读数，测量完成后，计算机再控制柔性抓取装置将该支温度计由从固定点装置测温阱取出并送到下一个等候区，重复操作，直至完成全部测量工作，计算机将采集的数据进行分析处理，自动生成检定原始记录，采集全程自动化，节省人力。虽然，公布号为cn111811693.a所述的标准铂电阻温度计检定系统实现了被检标准铂电阻温度计自动移位、检定数据自动采与处理、检定原始记录自动生成，可检定的温度范围还较宽（-189℃～666℃）、可检定的温度精度还较高（以jjg 160-2007标准铂电阻温度计检定规程为依据），但与温度传感器检定装置的七条技术期望相比，还存在着不足，表现为：这种标准铂电阻温度计检定装置可检定的温度范围还不足够宽；可检定的温度精度还不足够高；可检定的标准温度点少，仅有三个标准温度点即锌凝固点温度、锡凝固点温度、水三相点温度；可检定的标准温度点形成快速与稳定的难度大，表现为锌凝固点保存装置、锡凝固点保存装置、水三相点保存装置的制备技术性很强，形成锌凝固点、锡凝固点、水三相点的控温难度很高，其可靠性一直受业内质疑；只能对标准铂电阻温度计这一种温度传感器进行检定，不能检定其它种类的温度传感器；可同时检定的温度传感器数量少，仅能一次检定几个温度传感器。
4.公布号为cn211147898.u的专利“标准铂电阻温度计检定系统”，这是一种对标准铂电阻温度计进行检定的系统，其技术特征为：以锌凝固点保存装置、锡凝固点保存装置、水三相点保存装置作为标准温度点，以测温电桥作为确定待测标准铂电阻温度计电阻的依据，以jjg 160-2007标准铂电阻温度计检定规程为评估依据，以电子转换开关作为测评某个标准铂电阻温度计的选择开关，虽然，这种标准铂电阻温度计检定系统温度检测范围还较宽（-189℃～666℃）、可测温度精度还较高（以jjg 160-2007标准铂电阻温度计检定规程为依据），但与温度传感器检定装置的七条技术期望相比，还存在着不足，表现为：这种标准铂电阻温度计检定系统可测温度范围还不足够宽；可测温度精度还不足够高；可测温度点少、仅有三个即锌凝固点温度、锡凝固点温度、水三相点温度，尤其是锌凝固点保存装置、锡凝固点保存装置、水三相点保存装置制备的技术性很强，形成锌凝固点、锡凝固点、水三相点的控温难度很高，其可靠性一致受业内质疑；可检定多种温度传感器的功能差，仅适用对标准铂电阻温度计进行检定，不能对其它类型温度传感器进行检定；可同时检定的温度传感器数量少，仅能一次检定几个温度传感器；检定操作流程还未实现程序化、可控制、且操作简便。
5.见于现有技术温度传感器检定装置存在的不足，尤其是与温度传感器检定装置的七条技术期望相比还存在较大差距，本技术拟解决这一问题。


技术实现要素：

6.为解决现有技术存在的不足、以及与温度传感器检定装置七条技术期望之间存在的技术差距，本发明提出一种超声波测温型的温度传感器检定装置，其技术方案为：设立一个能容纳理想气体、与外部绝热、对待检温度传感器进行检定的恒温室，在恒温室壁面上设置能将待检温度传感器插入恒温室内的接口；设置一个与恒温室有进出接口的供气单元，供气单元可向恒温室内输送常温或不同低温的理想气体，供气单元再与恒温室内的温控加热器和热平衡器协同运作，可为恒温室内的理想气体营造一系列即各级检定标准温度；为使恒温室内的理想气体快速达到热平衡，即能快速地使恒温室内的理想气
体温度分布均匀，在恒温室内设置一个可驱动恒温室内理想气体快速取得热平衡的热平衡器；为调控恒温室内理想气体温度升高的程度，在恒温室内设置一个对恒温室内理想气体进行加热的温控加热器；为了判断恒温室内的理想气体是否处在热平衡，在恒温室外设置一个检测恒温室内理想气体是否达到热平衡的热平衡检测器；为了检定待检的温度传感器，在恒温室外设置一个超声波测温器，它是依据超声波原理来检测恒温室内理想气体处于热平衡下温度的检测设备，当热平衡检测器判定恒温室内理想气体达到了热平衡时，启动超声波测温器测量恒温室内理想气体的温度，作为待检温度传感器的检定标准温度；在恒温室外设置一个测控计算机，它是一个带有超声波换能器监控电路及可实施数据监测监控的工控计算机，测控计算机实施如下的运行操作来对待检温度传感器进行检定：为使恒温室获得某一设定温度，通过对供气单元、热平衡器、温控加热器的调节，由热平衡检测器的监测，获知恒温室内的理想气体已达到了设定温度下的热平衡，再由超声波测温器的监测，获知恒温室内理想气体在该热平衡下的理想气体温度并作为检定标准温度，通过对待检温度传感器所测温度的采集以及与该检定标准温度的对比，获知待检温度传感器与检定标准温度的测量误差，多次重复上述步骤，即进行一系列的恒温室内理想气体设定温度的调节、以及超声波测温器的监测，得出一系列的理想气体设定温度，并将这一系列的设定温度作为待检温度传感器的各级检定标准温度，同时采集各级检定标准温度下待检温度传感器所测温度，由此得出待检温度传感器在各级检定标准温度下的测量误差、校正数据和校正曲线。
7.本发明包括恒温室、待检表接口、供气单元、热平衡器、温控加热器、热平衡检测器、超声波测温器、测控计算机，其中，所述恒温室为容纳理想气体、对待检温度传感器进行检定、与外部严格绝热的刚性容器；所述待检表接口位于恒温室壁上，且能将待检温度传感器的探头从外部插入接口进入到恒温室内；所述供气单元为与恒温室有气流进、出接口的组合设备，供气单元可向恒温室输送常温或不同低温的理想气体，它与温控加热器和热平衡器协同运作可为恒温室内的理想气体营造各级检定标准温度；所述热平衡器为驱动恒温室内理想气体快速达到热平衡的驱动设备；所述温控加热器为对恒温室内理想气体进行温控加热的设备；所述热平衡检测器为检测恒温室内理想气体是否处在热平衡的检测设备；所述超声波测温器为依据超声波原理来检测恒温室内理想气体温度的检测设备，当热平衡检测器判定恒温室内理想气体达到热平衡时，启动超声波测温器测量出恒温室内理想气体的温度，并作为检定待检温度传感器的检定标准温度；测控计算机为带有超声波换能器监控电路及可实施数据监测监控的工控计算机，测控计算机实施这样的检定运行操作：通过对供气单元、热平衡器、温控加热器进行某设定温度的调节，由热平衡检测器判定恒温室内理想气体已达到热平衡，由超声波测温器测量出恒温室内理想气体在该热平衡下的温度，并将此温度作为检定标准温度，由对待检温度传感器在该热平衡下所测温度的采集以及与检定标准温度的对比，获得待检温度传感器所测温度与检定标准温度的测量误差。
8.所述的恒温室为有桶盖和桶底、且水平放置的圆筒状刚性容器，恒温室的壁有三层结构，内层为耐火且导热性差的非金属层，中间层为真空隔热层，外层为金属材料层；在桶盖外壁中上部装有热平衡检测器和超声波换能器；桶底内壁面中上部为抛光面，作为超声波换能器对射的反射面；在恒温室的桶侧壁顶部装有若干个待检表插口，用来安放待检的温度传感器；在恒温室的桶侧壁底部装有热平衡器和温控加热器；在恒温室内装有恒温
室压力计，用来监测恒温室内理想气体的压力。
9.所述供气单元，沿着气体流动方向，顺序串联着储气罐进气管、储气罐、储气罐出气管、制冷室、制冷室排气管和气流花洒，储气罐进气管上装有恒温室排气阀和储气罐进气阀，储气罐出气管上装有储气罐出气阀、鼓风机和制冷室进气阀，制冷室排气管上装有制冷室排气阀和恒温室进气阀；储气罐进气管的进口端与恒温室相联通；气流花洒位于恒温室内、并以多孔分散的方式向恒温室内喷入气流；在制冷室内，制冷机通过其上的制冷机蒸发器对制冷室内理想气体进行制冷降温，制冷室内装有制冷室温度计和制冷室压力计，用来监测制冷室内理想气体的温度和压力；制冷室排气阀和恒温室排气阀均为电动调节阀，可调节制冷室排气管及储气罐进气管的气流流量；储气罐进气阀、储气罐出气阀、制冷室进气阀和恒温室进气阀均为实施开或关的电动截止阀；鼓风机为将来自于储气罐出气管的理想气体进行升压并输送到制冷室内的流体驱动设备。
10.所述的热平衡器为电动搅拌器，位于恒温室内的部分包括搅拌桨叶均用耐火、导热性差的非金属材料制成；所述的温控加热器为电加热器，用耐火、导热性差的非金属材料制成。
11.所述超声波测温器和热平衡检测器为同一设备，其差别仅是所起的作用与用途不同而已；超声波测温器由若干个超声波换能器组成，呈环形分布、环形中部区域也分布着一个超声波换能器，环形分布的超声波换能器向恒温室内反射面直射的声波线将包围着恒温室内所有待检温度传感器的探头、且不被待检温度传感器所阻隔；仅当热平衡检测器中若干个超声波换能器所测温度之间的温差小于允许最大温差时，热平衡检测器才判定恒温室内的理想气体已达到了热平衡，在热平衡时，超声波测温器将这若干个超声波换能器所测温度的平均值作为热平衡温度或检定标准温度；为防止超声波换能器中换能器陶瓷振子运行温度超出其耐受温度，超声波测温器装配有冷却水套，冷却水套有常温水流入与流出，通过冷却水套对超声波换能器实施冷却或加热，以保证超声波换能器33运行在耐受温度范围内。
12.所述超声波换能器包括换能器引线、换能器陶瓷振子、换能器隔热柱、测温铂电阻、换能器封装套和铂电阻引线，超声波换能器的长度大于恒温室桶盖的壁厚；换能器陶瓷振子为产生和接收超声波的圆形薄壁的陶瓷器件；换能器隔热柱由耐火且导热性差的非金属材料制成的圆棒，一端与换能器陶瓷振子固定连接，另一端穿过恒温室的桶盖并使其端面与桶盖内壁面平齐，沿着换能器隔热柱轴线方向固定着若干个测温铂电阻；换能器封装套封装和包裹着换能器陶瓷振子及稍许一段换能器隔热柱，且位于恒温室桶盖之外；由换能器隔热柱制成的材料、若干个测温铂电阻所测换能器隔热柱的温度分布，可确定换能器隔热柱的声速。
13.所述超声波测温器或热平衡检测器中的超声波换能器，是这样获得恒温室内的热平衡温度：设超声波换能器在时刻发出一个超声波振动信号，该振动信号以声波的形式传至恒温室的反射面，然后又经反射面反射，超声波换能器在时刻接收到经反射面反射的超声波信号，由已知的桶盖内壁面至反射面之间的长度、换能器隔热柱的长度、换能器隔热柱的声速、恒温室内理想气体的绝热指数和气体常数，根据超声波传播原理，恒温室内理想气体声速，可推导出关联式，由此关联式就得出了恒温室内的热平衡温度。
14.所述测控计算机通过其上的超声波换能器监控电路与超声波测温器信号连接，用
于使超声波测温器中超声波换能器发射和接收超声波，以及获取换能器隔热柱中测温铂电阻的温度；测控计算机与恒温室压力计、制冷室温度计和制冷室压力计信号连接，监测其所测温度或压力；测控计算机与恒温室排气阀、储气罐进气阀、储气罐出气阀、鼓风机、制冷室进气阀、热平衡器、制冷机、制冷室出气阀和恒温室进气阀信号连接，实施对其进行测控。
15.测控计算机实施如下的运行操作完成待检温度传感器的检定：为恒温室营造某一设定温度，通过对供气单元、热平衡器、温控加热器的调节，由热平衡检测器的监测，获知恒温室内的理想气体已达到了设定温度下的热平衡，再由超声波测温器的测量，获知恒温室内理想气体在该热平衡下的温度并作为检定标准温度，通过对待检温度传感器所测温度的采集以及与该检定标准温度的对比，获知待检温度传感器所测温度与检定标准温度之间的测量误差，从而完成了对待检温度传感器一个检定标准温度的检定。多次重复上述步骤，即在恒温室营造一系列的设定温度，并将这一系列设定温度作为待检温度传感器的各级检定标准温度，同时采集各级检定标准温度下待检温度传感器所测温度，由此得出待检温度传感器在各级检定标准温度下的测量误差、校正数据和校正曲线。
16.与现有技术相比，本发明具有突出的实质性特点和显著进步，表现为：第一，本发明采取了热平衡测温新原理、创新的温度传感器检定方法、检定温度传感器的创新结构，使本发明达到了对温度传感器检定装置的七条技术期望，即可检定的温度范围宽，从-200℃至1800℃，可检定的温度精度高，可测温度精度达99.99%以上或可测温度的测量误差小于℃，可检定的标准温度点多，可多达500个，可检定的标准温度点形成快速与稳定，可检定多种温度传感器，可同时对多个温度传感器进行检定，检定操作流程可程序化且操作简便。
17.第二，本发明提出了为温度传感器检定而设立检定标准温度的新思路和装置，即采用供气单元向对温度传感器检定的恒温室内输送常温或不同低温的理想气体，再与恒温室内的温控加热器和热平衡器协同运作，为恒温室内的理想气体营造一系列即待检温度传感器的各级检定标准温度。
18.第三，本发明提出了一个获得检定标准温度的新方法和装置，即通过超声波换能器在时刻发出的超声波振动信号，在时刻接收到经恒温室反射面反射的超声波信号，再由已知的恒温室结构参数和恒温室内理想气体的特性参数，根据超声波传播原理，本发明推导出关联式，由此关联式就得出了检定标准温度。
19.第四，本发明给出了创新性方法和结构，即提出一个耐低温耐高温、且能精确确定检定标准温度的超声波换能器新结构：超声波换能器的长度大于恒温室桶盖的壁厚，换能器隔热柱由耐火且导热性差的非金属材料制成的圆棒，一端与换能器陶瓷振子固定连接，另一端穿过恒温室的桶盖并使其端面与桶盖内壁面平齐，沿着换能器隔热柱轴线方向固定着若干个测温铂电阻，换能器封装套封装和包裹着换能器陶瓷振子及稍许一段换能器隔热柱，且位于恒温室桶盖之外；为防止超声波换能器中换能器陶瓷振子运行温度超出其耐受温度，超声波换能器装配有冷却水套，冷却水套有常温水流入与流出，通过冷却水套对超声波换能器实施冷却或加热，以保证超声波换能器运行在耐受温度范围内。
20.第五，本发明给出了一个判别恒温室内理想气体是否达到热平衡的新方法和热平衡检测器，即热平衡检测器由若干个超声波换能器组成，呈环形分布、环形中部区域也分布着一个超声波换能器，环形分布的超声波换能器向恒温室内反射面直射的声波线将包围着
恒温室内所有待检温度传感器的探头、且不被待检温度传感器所阻隔。
21.第六，本发明给出了检定待检温度传感器的程序化操作：即为使恒温室获得某一设定温度，通过对供气单元、热平衡器、温控加热器的调节，由热平衡检测器的监测，获知恒温室内的理想气体已达到了设定温度下的热平衡，再由超声波测温器的监测，获知恒温室内理想气体在该热平衡下的理想气体温度并作为检定标准温度，通过对待检温度传感器所测温度的采集以及与该检定标准温度的对比，获知待检温度传感器所测温度与检定标准温度的测量误差，多次重复上述步骤，即进行一系列的恒温室内理想气体设定温度的调节、以及超声波测温器的监测，得出一系列的理想气体设定温度，并将这一系列的设定温度作为待检温度传感器的各级检定标准温度，同时采集各检定标准温度下待检温度传感器所测温度，由此得出待检温度传感器在各级检定标准温度下的测量误差、校正数据和校正曲线。
附图说明
22.图1 是一种超声波测温型的温度传感器检定装置结构示意图；图2是超声波换能器结构件示意图；图3是热平衡检测器中超声波换能器的环形分布结构示意图；图中：1.桶盖；2.桶侧壁顶；3.待检温度传感器插口；4.恒温室；5.温控加热器；6.反射面；7.桶底；8.恒温室压力计；9.恒温室排气阀；10.储气罐进气管；11.储气罐进气阀；12.储气罐；13.储气罐出气阀；14.鼓风机；15.储气罐出气管；16.制冷室进气阀；17.制冷室温度计；18.制冷室压力计；19.热平衡器；20.制冷机；21.制冷机蒸发器；22.制冷室；23.制冷室出气阀；24.气流花洒；25.制冷室排气管；26.恒温室进气阀；27.桶侧壁底；28.测控计算机；29.热平衡检测器；30.超声波测温器；31.换能器引线；32.换能器陶瓷振子；33.超声波换能器；34.换能器隔热柱；35.测温铂电阻；36.换能器封装套；37.铂电阻引线。
具体实施方式
23.实施例一现结合附图对本发明的实施作进一步的详细说明。
24.本实施例是一种超声波测温型的温度传感器检定装置，可一次检定30个铂电阻温度传感器、20个热电偶温度传感器、10个超声波温度传感器，将全部待检温度传感器插入恒温室4上的待检表接口3，并将待检表接口3密封好，使待检表接口3对外部不漏气且隔热，本检定装置内采用的理想气体为氮气，检定温度传感器的温度区间为-150℃至1600℃。
25.本实施例由恒温室4、待检表接口3、供气单元、热平衡器19、温控加热器5、热平衡检测器29、超声波测温器30和测控计算机28组成，见图1，其中，所述恒温室4为容纳理想气体、对待检温度传感器进行检定、与外部严格绝热的刚性容器；所述待检表接口3位于恒温室壁上，且能将待检温度传感器的探头从外部插入接口3进入到恒温室4内；所述供气单元为与恒温室有气流进、出接口的组合设备，供气单元可向恒温室4输送常温或不同低温的理想气体，它与温控加热器5和热平衡器19协同运作可为恒温室4内的理想气体营造各级检定标准温度；所述热平衡器19为驱动恒温室内理想气体快速达到热平衡的驱动设备；所述温控加热器5为对恒温室内理想气体进行温控加热的设备；所述热平衡检测器29为检测恒温
室4内理想气体是否处在热平衡的检测设备；所述超声波测温器30为依据超声波原理来检测恒温室内理想气体温度的检测设备，当热平衡检测器29判定恒温室4内理想气体达到热平衡时，启动超声波测温器30测量出恒温室内理想气体的温度，并作为检定待检温度传感器的检定标准温度；测控计算机28为带有超声波换能器监控电路及可实施数据监测监控的工控计算机，测控计算机实施这样的检定运行操作：通过对供气单元、热平衡器19、温控加热器5进行某设定温度的调节，由热平衡检测器29判定恒温室4内理想气体已达到热平衡，由超声波测温器30测量出恒温室4内理想气体在该热平衡下的温度，并将此温度作为检定标准温度，由对待检温度传感器在该热平衡下所测温度的采集以及与检定标准温度的对比，获得待检温度传感器与检定标准温度的测量误差。
26.本实施例的恒温室4为有桶盖1和桶底7的圆筒状刚性容器，恒温室4的壁有三层，内层为耐火且导热性差的陶瓷层，中间层为真空隔热层，外层为不锈钢层；在桶盖1外壁中上部装有热平衡检测器29和超声波换能器30；桶底7内壁面中上部为抛光面，作为超声波换能器33对射的反射面6；在恒温室4的桶侧壁顶2部装有若干个待检表插口3，用来安放待检的温度传感器；在恒温室4的桶侧壁底27装有热平衡器19和温控加热器5；在恒温室4内装有恒温室压力计8，用来监测恒温室4内理想气体的压力。
27.本实施例的供气单元，沿着气体流动方向，顺序串联着储气罐进气管10、储气罐12、储气罐出气管15、制冷室22、制冷室排气管25和气流花洒24，储气罐进气管10上装有恒温室排气阀9和储气罐进气阀11，储气罐出气管15上装有储气罐出气阀13、鼓风机14和制冷室进气阀16，制冷室排气管25上装有制冷室排气阀23和恒温室进气阀26；储气罐进气管10的进口端与恒温室4相联通；气流花洒24位于恒温室4内、并以多孔分散的方式向恒温室4内喷入气流；在制冷室22内，制冷机20通过其上的制冷机蒸发器21对制冷室22内理想气体进行制冷降温，制冷室22内装有制冷室温度计17和制冷室压力计18，用来监测制冷室22内理想气体的温度和压力；制冷室排气阀23和恒温室排气阀9均为电动调节阀，可调节制冷室排气管25及储气罐进气管10的气流流量；储气罐进气阀11、储气罐出气阀13、制冷室进气阀16和恒温室进气阀26均为实施开或关的电动截止阀；鼓风机14为将来自储气罐出气管15的理想气体进行升压并输送到制冷室22内的流体驱动设备。
28.本实施例的热平衡器19为电动搅拌器，位于恒温室4内的部分包括搅拌桨叶均用耐火、导热性差的陶瓷材料制成；所述的温控加热器5为电加热器，用耐火、导热性差的陶瓷材料制成。
29.本实施例的超声波测温器30和热平衡检测器29为同一设备，其差别仅是所起的作用不同而已；见图3，超声波测温器30由七个超声波换能器33组成，其中六个超声波换能器33呈环形分布、环形中部区域也分布着一个超声波换能器，环形分布的超声波换能器33向恒温室4内反射面6直射的声波线将包围着恒温室4内所有待检温度传感器的探头、且不被待检温度传感器所阻隔；仅当热平衡检测器29中七个超声波换能器33所测温度之间的温度差小于允许最大温度误差，如允许最大温度误差为0.001℃，热平衡检测器29才判定恒温室4内的理想气体已达到了热平衡，在热平衡时，超声波测温器30将这七个超声波换能器33所测温度的平均值作为热平衡温度或检定标准温度；为防止超声波换能器33中换能器陶瓷振子32运行温度超出其耐受温度（耐受温度一般为-20℃至120℃），超声波测温器30装配有冷却水套，冷却水套有常温水流入与流出，通过冷却水套对超声波换能器33实施冷却或加热，
以保证超声波换能器33运行在耐受温度范围内。
30.本实施例的超声波换能器33由换能器引线31、换能器陶瓷振子32、换能器隔热柱34、测温铂电阻35、换能器封装套36和铂电阻引线37组成，见图2，超声波换能器33的长度大于恒温室4桶盖1的壁厚；换能器陶瓷振子32为产生和接收超声波的圆形薄壁器件；换能器隔热柱34由耐火且导热性差的陶瓷材料制成的圆柱棒，一端与换能器陶瓷振子32固定连接，另一端穿过恒温室4的桶盖1并使其端面与桶盖1内壁面平齐，沿着换能器隔热柱33轴线方向固定着四个测温铂电阻35；换能器封装套36封装和包裹着换能器陶瓷振子32及六分之一的换能器隔热柱34，且位于恒温室4桶盖1之外；由换能器隔热柱34制成的陶瓷材料、四个测温铂电阻35所测换能器隔热柱34的温度分布，可确定换能器隔热柱34的声速。
31.本实施例的超声波测温器30或热平衡检测器29中的超声波换能器33，是这样获得恒温室4内的热平衡温度：设超声波换能器33在时刻发出一个超声波振动信号，该振动信号以声波的形式传至恒温室4的反射面6，然后又经反射面6反射，超声波换能器33在时刻接收到经反射面6反射的超声波信号，由已知的桶盖1内壁面至反射面6之间的长度、换能器隔热柱34的长度、换能器隔热柱34的声速、恒温室内理想气体的绝热指数和气体常数，根据超声波传播原理，恒温室内理想气体声速，可得到关联式，由此关联式就得出了恒温室4内的热平衡温度。
32.本实施例的测控计算机28通过其上的超声波换能器监控电路与超声波测温器30信号连接，用于使超声波测温器30中超声波换能器35的发射和接收超声波，以及获取换能器隔热柱34中测温铂电阻35的温度；测控计算机28与恒温室压力计8、制冷室温度计17和制冷室压力计18信号连接，获知其所测温度或压力；测控计算机28与恒温室排气阀9、储气罐进气阀11、储气罐出气阀13、鼓风机14、制冷室进气阀16、热平衡器19、制冷机20、制冷室出气阀23和恒温室进气阀26信号连接，实施对其进行测控。
33.本实施例的测控计算机28实施如下的运行操作完成待检温度传感器的检定：为恒温室4营造某一设定温度，通过对供气单元、热平衡器19、温控加热器5的调节，由热平衡检测器29的监测，获知恒温室4内的理想气体已达到了设定温度下的热平衡，再由超声波测温器30的测量，获知恒温室4内理想气体在该热平衡下的温度并作为检定标准温度，通过对待检温度传感器所测温度的采集以及与该检定标准温度的对比，获知待检温度传感器所测温度与检定标准温度之间的测量误差，从而完成了待检温度传感器一个检定标准温度的检定。多次重复上述步骤，即在恒温室4营造一系列的设定温度，并将这一系列设定温度作为待检温度传感器的各级检定标准温度，同时采集各级检定标准温度下待检温度传感器所测温度，由此得出待检温度传感器在各级检定标准温度下的测量误差、校正数据和校正曲线。
34.本实施例是这样运行的：供气单元在检定温度传感器开始之前，将所有阀门9、11、13、16、23、26关闭，鼓风机14和制冷机20也停运，储气罐12内储有检定用的氮气。供气单元对恒温室4的进气分为常温进气程序和低温进气程序这两种，常温进气的程序为，开启阀门13、16、23、26及开启鼓风机14，鼓风机14从储气罐12吸入理想气体进行升压并经储气罐出气管15、制冷室22和制冷室排气管25输送到恒温室4内，当恒温室压力计8所测压力达到限定压力如0.2mpa时，关闭阀门13、16、23、26及关闭鼓风机14，常温进气程序结束；低温进气的程序为，开启阀门13和16，开启鼓风机14，鼓风机14从储气罐12吸入理想气体进行升压并经储气罐出气管15输送
到制冷室22，当制冷室压力计18所测压力达到限定压力如0.25mpa时，关闭阀门13和16以及关闭鼓风机14，然后开启制冷机20，当制冷室温度计17所测温度达到检定所需温度时，关闭制冷机20、开启阀门23和26，依靠制冷室22内气体自身的压力，使制冷室22内的低温理想气体经制冷室排气管25进入到恒温室4，这个过程进行到恒温室4内理想气体的温度达到检定所需低温时，关闭阀门23和26，低温进气程序结束。
35.现进行对待检温度传感器从常温20℃到1600℃的检定，从20℃起每增加10℃作为一个检定标准温度。测控计算机28启动常温进气程序，为恒温室4营造常温20℃的设定温度，通过对供气单元、热平衡器19、温控加热器5的调节，由热平衡检测器29的监测，获知恒温室4内的理想气体已达到了设定温度下的热平衡，再由超声波测温器30的测量，获知恒温室4内理想气体在该热平衡下的温度并作为检定标准温度，通过对待检温度传感器所测温度的采集以及与该检定标准温度的对比，获知待检温度传感器所测温度与检定标准温度之间的测量误差，从而完成了待检温度传感器在常温20℃检定标准温度的检定；然后再通过对热平衡器19、温控加热器5的调节，进入第二、第三、第四...等多个检定标准温度的检定过程，即在恒温室4营造从30℃起直到1600℃每增加10℃作为一个检定标准温度的一系列设定温度，并将这一系列设定温度作为待检温度传感器的各级检定标准温度，同时采集各级检定标准温度下待检温度传感器所测温度，由此得出待检温度传感器在各级检定标准温度下的测量误差、校正数据和校正曲线。在检定过程中，因对恒温室4内的理想气体加热升温会导致恒温室4内气体的压力升高，若恒温室压力计8所测压力过高，如超过2mpa，测控计算机28会启动恒温室排气阀9和储气罐进气阀11，对恒温室4卸压，直到恒温室压力计8所测压力低于2mpa为止，然后关闭恒温室排气阀9和储气罐进气阀11。
36.现进行对待检温度传感器从15℃到-150℃的检定，从15℃起每降低5℃作为一个检定标准温度。测控计算机28启动低温进气程序，为恒温室4营造15℃的设定温度，通过对供气单元和热平衡器19调节、也包括温控加热器5的微调，由热平衡检测器29的监测，获知恒温室4内的理想气体已达到了设定温度下的热平衡，再由超声波测温器30的测量，获知恒温室4内理想气体在该热平衡下的温度并作为检定标准温度，通过对待检温度传感器所测温度的采集以及与该检定标准温度的对比，获知待检温度传感器所测温度与检定标准温度之间的测量误差，从而完成了待检温度传感器在15℃检定标准温度的检定；然后测控计算机28继续启动低温进气程序，通过对供气单元和热平衡器19调节、也包括温控加热器5的微调，进入第二、第三、第四...等多个检定标准温度的检定过程，即在恒温室4营造从10℃起直到-150℃每降低5℃作为一个检定标准温度的一系列设定温度，并将这一系列设定温度作为待检温度传感器的各级检定标准温度，同时采集各级检定标准温度下待检温度传感器所测温度，由此得出待检温度传感器在各级检定标准温度下的测量误差、校正数据和校正曲线。