Quy trình hiệu chuẩn cảm biến nhiệt độ RTD và thermocouple

Đăng ngày 07/04/2026 · Cập nhật 26/10/2026

Cảm biến nhiệt độ hiếm khi hỏng hẳn. Nó trôi dần: một Pt100 bị rung lâu ngày lệch 0,5 °C, một thermocouple loại K làm việc ở 900 °C sau vài tháng có thể lệch vài độ. Vì không có dấu hiệu báo trước, cách duy nhất để biết là hiệu chuẩn. Bài viết hướng dẫn quy trình hiệu chuẩn cảm biến nhiệt độ RTD và thermocouple: chọn phương pháp, chuẩn bị, đo, đánh giá theo cấp chính xác IEC, và những sai số hay bị bỏ qua.

Biết cảm biến được phép sai bao nhiêu

Trước khi hiệu chuẩn phải biết giới hạn chấp nhận. Với cảm biến tiêu chuẩn, giới hạn này cho trong IEC 60751 (RTD bạch kim) và IEC 60584 (thermocouple).

Pt100 có điện trở 100 Ω ở 0 °C, khoảng 138,5 Ω ở 100 °C, thay đổi khoảng 0,385 Ω mỗi độ. Con số 0,385 này giúp quy đổi nhanh sai số điện trở ra sai số nhiệt độ ngay tại hiện trường.

Các phương pháp hiệu chuẩn

• So sánh trong lò khô (dry-block): cảm biến cần thử và cảm biến chuẩn cắm cạnh nhau trong khối kim loại gia nhiệt. Mang ra hiện trường được, nhanh, phổ biến nhất cho công nghiệp.
• Bể dầu, bể nước khuấy: đồng đều nhiệt tốt hơn lò khô, phù hợp đầu dò ngắn, đầu dò hình dạng đặc biệt, yêu cầu độ chính xác cao.
• Lò nhiệt độ cao: cho thermocouple ở vùng vài trăm đến trên 1000 °C.
• Điểm chuẩn cố định: bể nước đá (0 °C) là cách rẻ nhất để kiểm tra nhanh một Pt100 hoặc kiểm tra định kỳ chính cảm biến chuẩn.

Quy trình hiệu chuẩn bằng phương pháp so sánh

Bước 1: Kiểm tra ban đầu

Với RTD: đo điện trở cách điện giữa dây và vỏ, đo điện trở ở nhiệt độ phòng xem có hợp lý không, kiểm tra kiểu đấu 2, 3 hay 4 dây. Với thermocouple: xác định loại (K, J, N, S…), kiểm tra cực tính, kiểm tra vỏ có nứt, cong.

Bước 2: Chọn điểm đo

Ít nhất 3 điểm bao trùm dải làm việc thực tế, ví dụ 0 °C, điểm giữa và điểm làm việc lớn nhất. Không cần hiệu chuẩn tới 400 °C cho một cảm biến chỉ làm việc ở 80 °C.

Bước 3: Đặt cảm biến đúng độ sâu

Đây là nguồn sai số lớn nhất và hay bị xem nhẹ. Cảm biến phải được nhúng đủ sâu để nhiệt từ phía ngoài không truyền dọc theo vỏ vào phần tử đo. Quy tắc kinh nghiệm là độ sâu nhúng tối thiểu khoảng 15 lần đường kính vỏ cộng chiều dài phần tử cảm biến. Lỗ cắm trên lò khô phải vừa khít đường kính đầu dò; khe hở không khí làm chậm và lệch kết quả. Đầu cảm biến chuẩn và đầu cảm biến cần thử phải ở cùng độ sâu.

Bước 4: Chờ ổn định và ghi số

Chỉ ghi số khi cả chuẩn và cảm biến cần thử đã ổn định, thường mất 10 đến 20 phút mỗi điểm tùy kích thước đầu dò. Ghi nhiều lần đọc và lấy trung bình. Đo theo chiều tăng nhiệt độ rồi kiểm tra lại một điểm khi hạ nhiệt để phát hiện trễ.

Bước 5: Tính sai số và kết luận

Sai số = giá trị cảm biến cần thử − giá trị chuẩn tại từng điểm. So với dung sai theo cấp chính xác hoặc giới hạn của quy trình. Khi sai số gần sát giới hạn, phải xét đến độ không đảm bảo đo của chính phép hiệu chuẩn trước khi kết luận đạt.

Sai số riêng của RTD

• Điện trở dây dẫn: với RTD 2 dây, điện trở dây cộng thẳng vào kết quả. Cáp đồng 0,5 mm² dài 10 m có khoảng 0,36 Ω mỗi lõi, hai lõi 0,72 Ω, tương đương sai số gần 1,9 °C. Dùng 3 dây hoặc 4 dây để loại bỏ, và khi hiệu chuẩn phải đấu đúng kiểu đấu ngoài thực tế.
• Tự nung nóng: dòng đo làm phần tử tự nóng lên. Dùng dòng đo nhỏ (thường khoảng 1 mA) và giữ cùng dòng đo khi hiệu chuẩn và khi sử dụng.
• Ghép cảm biến với transmitter: với yêu cầu cao, có thể nạp hệ số Callendar-Van Dusen của chính cảm biến vào transmitter để giảm sai số xuống mức nhỏ hơn nhiều so với dung sai cấp chính xác.

Sai số riêng của thermocouple

• Bù mối nối lạnh: thermocouple đo chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh. Bộ đọc hoặc transmitter phải bù chính xác nhiệt độ tại cực đấu.
• Dây bù sai loại hoặc đảo cực: dây bù phải đúng loại thermocouple. Đảo cực dây bù tạo sai số gấp đôi chênh lệch nhiệt độ dọc dây, có thể tới hàng chục độ.
• Không đồng nhất do sử dụng: thermocouple làm việc lâu ở nhiệt độ cao bị thay đổi tính chất dọc theo dây. Khi rút ra hiệu chuẩn trong lò, vùng chênh nhiệt khác với lúc lắp đặt nên kết quả không đại diện. Với thermocouple loại K đã dùng lâu ở nhiệt độ cao, thay mới thường đáng tin hơn hiệu chuẩn lại.

Hiệu chuẩn cả vòng đo hay từng phần

Một vòng đo nhiệt độ gồm cảm biến, transmitter, dây dẫn và đầu vào PLC. Có hai cách:

• Hiệu chuẩn từng phần: cảm biến trong lò, transmitter bằng bộ phát điện trở hoặc mV. Dễ khoanh vùng lỗi.
• Hiệu chuẩn cả vòng: cảm biến trong lò, đọc giá trị trên SCADA. Cho biết sai số thực tế người vận hành nhìn thấy.

Cách làm tốt là hiệu chuẩn từng phần khi bảo trì định kỳ, và kiểm tra cả vòng sau khi lắp đặt hoặc thay thế.

Độ không đảm bảo đo

Kết quả hiệu chuẩn chỉ có ý nghĩa khi đi kèm độ không đảm bảo đo. Các thành phần chính: độ không đảm bảo của cảm biến chuẩn và bộ đọc, độ đồng đều nhiệt theo trục và giữa các lỗ của lò, độ ổn định nhiệt độ trong thời gian đo, độ phân giải và độ lặp lại của thiết bị cần thử. Lò khô thường là thành phần đóng góp lớn nhất.

Xem thêm: Can nhiệt giá bao nhiêu? Bảng giá can nhiệt K, J, S, R, B 2026, giá cảm biến Pt100 theo cấp chính xác và số dây.

Xem thêm: bộ chuyển đổi nhiệt độ và lỗi đấu nối Pt100 3 dây.

Câu hỏi thường gặp

Hiệu chuẩn cảm biến nhiệt độ bao lâu một lần?

Thường 12 tháng cho RTD trong điều kiện ổn định. Thermocouple làm việc ở nhiệt độ cao, môi trường rung hoặc ăn mòn cần chu kỳ ngắn hơn, hoặc kế hoạch thay thế định kỳ.

Pt100 lệch có chỉnh được không?

Bản thân phần tử Pt100 không chỉnh được. Có thể bù sai số ở transmitter hoặc PLC nếu sai lệch ổn định, nhưng nếu vượt dung sai cấp chính xác thì nên thay.

Có hiệu chuẩn tại chỗ được không?

Được với lò khô cầm tay. Cần rút cảm biến khỏi giếng nhiệt (thermowell), nên phải phối hợp với vận hành. Cách chọn cảm biến phù hợp xem bài chọn cảm biến nhiệt độ RTD và thermocouple, khái niệm zero, span xem bài zero và span là gì.

Đọc thêm: Nguyên lý điều khiển PID nhiệt độ và cách chỉnh thông số thực tế; K120 Seneca (K120RTD).

Đọc thêm: Nhiệt kế RTD iTHERM TM411 Endress+Hauser