过程校验仪热电偶输出误差不确定度评定

摘要:据JJF1472--2014《过程仪表校验仪校准规范》和JJF1059.1--2012《测量不确定度评定与表示》技术规范，在标准环境条件下，通过对测量结果的影响因素进行分析，找出不确定度的各个分量，对过程校验仪热电偶输出误差的测量不确定度进行评定和分析。
　　过程校验仪是在电力、化工和石油等行业和计量部门广泛使用的设备，保证其量值正确并有效溯源具有重要的意义。对使用两类标准器进行过程校验仪热电偶输出误差校准时的测量不确定度分别进行评定并进行分析。
1概述
(1)测量依据:JJF1472--2014《过程仪表校验仪校准规范》。
(2)环境条件:温度:20.2℃，相对湿度:50%。
(3)被测对象:过程校验仪，型号CA71。
(4)测量标准:数字多用表，型号8508A或温度校准器，型号TD7600。
(5)测量方法:如图1所示，连接过程校验仪和标准器，将过程校验仪设置为热电偶(K型)输出状态，输出100℃，用标准器进行测量。
 
2标准器为数字多用表时的测量不确定度
评定
2.1测量模型
△=(Axc-A0)/Si
　　式中:△为过程校验仪输出示值误差,℃;Axe为过程校验仪显示的温度值对应的电压值，mV;Ao为数字多用表测得的电压值，mV;Si为塞贝克系数,K型热电偶100℃时，Si=41.369μV/℃，其不确定度可忽略。
合成方差和灵敏系数如下:
 
2.2不确定度分量的评定
2.2.1标准不确定度u(A..)的评定
　　在过程校验仪模拟输出K型热电偶100℃时，过程校验仪的示值始终显示100.0℃，故在此分析过程校验仪输出的分辨力引入的不确定度分量。过程校验仪在模拟输出K型热电偶100℃时，塞贝克系数Si=41.369μV/℃，其分辨力0.1℃对应电压值为4.1369μV。设读数变化区间的半宽a为分辨力的-一半，其概率分布为均匀分布，包含因
2.2.2标准不确定度u(Ao)的评定
(1)测量重复性引入的标准不确定度u1
　　将过程校验仪设置为K型热电偶模拟输出状态，选择输出100℃校准点，在重复性条件下，用数字多用表重复测量10次，得到的数据如表1所示。
　　单次测量的标准差按照贝塞尔公式计算:
 
　　在实际工作中取单次测量结果作为最终结果，故标准不确定u1为：
 
(2)标准器引人的标准不确定度u2.
　　测量使用的标准器是数字多用表8508A，K型.
　　热电偶[3]100℃点对应的电压值为4.0962mV，此时数字多用表的最大允许误差为:±(4.5x10^-6X4.0962mV+0.5x10^-6X200mV)=±0.118μV，属于均匀分布，k=3，则标准不确定度u2=
 
2.3计算合成标准不确定度
　　表2为各不确定度分量汇总表。
　　各不确定度分量彼此独立互不相关，则合成标准不确定度uc得:
 
 
2.4扩展不确定度
　　取k=2，则:U=k·uc=2×0.039℃=0.06℃≈0.1℃。
3标准器为温度校准器时的测量不确定度评定
3.1测量模型
△=Ax-A0
　　式中:△为过程校验仪输出示值误差,℃;Ax为过程校验仪的显示值,℃;A0为温度校准器的显示值,℃。
　　合成方差和灵敏系数:
 
3.2不确定度分量的评定
3.2.1标准不确定度u(Ax)的评定
　　在过程校验仪模拟输出K型热电偶100℃时，过程校验仪的示值始终显示100.0℃，故在此应分析过程校验仪输出的分辨力引人的不确定度分量。过程校验仪在模拟输出K型热电偶100℃时，分辨力为0.1℃，设读数变化区间的半宽α为分辨力的一半，其概率分布为均匀分布，包含因子k=.
 
3.2.2标准不确定度u(A0)的评定
(1)测量结果的重复性引入的标准不确定度u1
　　将过程校验仪设置为K型热电偶模拟输出状态,选择输出10℃0校准点,在重复性条件下，用数字多用表重复测量10次,得到的数据如表3所示。
 
(2)标准器引入的标准不确定度u2
　　测量使用的标准器是温度校准器TD7600,它在K型100℃点的最大允许误差为:±0.15℃，属于均匀分布，k=√3,，则标准不确定度U2=
 
3.3计算合成标准不确定度
　　表4为各不确定度分量汇总表。
 
3.4扩展不确定度
　　取k=2，则:U=k·uc=2x0.1℃=0.2℃
4结束语.
　　因为目前市面上大多温度校准器的精度都不是太高，所以经过上述测量不确定度的分析可以得到，对于精度较高的过程校验仪，为了得到较小的测量不确定度，应选用精度高数字电压表作标准器，可得到较小的测量不确定度;而对于精度较低的过程校验仪，可以选用温度校准器作为标准器，读数方便，可节省校准时间。