二等铂电阻温度计标准装置不确定度评定

发布时间:2021-01-25     浏览次数:
摘要:文章对二等铂电阻温度计标准装置不确定度进行表示和评定,在实际运用中应注意标准、人员、环境、方法等不确定度分量的评定,不确定度是测量工作的质量和测量结果可信赖程度的评价。按JJF1059—2012、JJG229—2010标准规定,对计量标准装置不确定度进行了详细分析,并按JJF(军工)3—2012要求对计量标准进行了重复性和稳定性考核,最后给出了计量标准装置不确定度评定。本文的研究结果可以为热工类计量标准的不确定度评定提供一定的参考意义。
       不确定度是与测量结果相联系的,用以表征测量分散性。不确定度用以说明标准检定测试水平,作为量值溯源的依据。一个测量结果,只有当知道它的测量不确定度时才有意义,才能表明该测量结果的可信赖程度。下面依托泰安磐然ZRJ-03热工检定系统,按照JJG229—2010《工业铂、铜热电阻检定规程》的规定,分析二等铂电阻温度计不确定度来源、进行不确定度评定。
1测量方法
       依据JJG229—2010《工业铂、铜热电阻检定规程》的规定,采用比较法进行测量被检热电阻在0℃、100℃的电阻值R0、R100。
2数学模型

3计量标准的测量器具及配套设备(表1)

4不确定度来源
       该标准装置不确定度的主要来源有:重复测量引入的标准不确定度分量uA;恒温槽温场引入的标准不确定度分量uB2;电测设备引入的标准不确定分量uB3;热工自动检测系统引入的标准不确·定度分量;标准铂电阻温度计引入的标准不确定度分量uB4。
5标准不确定度评定
5.1重复测量引入的标准不确定度分量uA
       选一支分度号为Pt100,编号为20048042的铂热电阻为被检,使用编号为88548的二等标准铂电阻温度计,分别在0、100℃做6次重复测量,计算出每个温度点R0、R100的算术平均值的实验标准偏差s(x),得出:snt=0℃=0.0004℃、snt=100℃=0.0004℃。
检定时的实际测量次数为:N=2

5.2恒温槽温场引入的标准不确定度分量uB2
5.2.1恒温槽温场不均匀引入的标准不确定度分量uB21
       根据检定规程的要求,检定用标准恒温槽温场最大温度差为0.02℃。半宽度为0.01℃,假设为均匀分布,取k=/3,则
uB21(0℃)=0.01℃/3=0.006℃
uB21(100℃)=0.01℃/3=0.006℃
5.2.2恒温槽温度波动引入的标准不确定度分量uB22
       根据检定规程的要求,恒温槽温场波动度为0.04℃,半宽度为0.02℃,假设为均匀分布,取k=/3,则由恒温槽温场波动引入的不确定度分量为:

5.3电测设备引入的标准不确定分量uB3
       由2000型数字多用表误差计算公式,0℃时测得热电阻为:(100×读数+40×量程)10-6Ω;100℃时测得热电阻为:(100×读数+10×量程)10-6Ω,
已知R(0℃)=100Ω、R(100℃)=138.51Ω分别代入公式计算。
       将热电阻在0℃时的电阻值带入数字多用表误差计算公式得:0℃时的相对电阻值URa(0℃)=(100×100+40×100)×10-6=0.014(Ω)。
       由数字多用表测得0℃热电阻阻值,计算出温度变化1℃对应的热电阻变化量ΔR(0℃)=0.39Ω/℃。再由URa(0℃)/ΔR(0℃)=0.036℃=URa(0℃),得出热电阻在0℃时的相对温度URa(0℃)。
按均匀分布uB3(0℃)=0.036℃/3=0.021℃。同理UR(100℃)=(100×138.51+10×1000)×10-6=0.024(Ω)
ΔR(100℃)=0.39Ω/℃,UR(100℃)=0.024/0.39=0.062(℃)
按均匀分布uB3(100℃)=0.062/3=0.036(℃)。
由转换开关引入的标准不确定度分量很小,可以忽略不计。
5.4标准铂电阻温度计引入的标准不确定度分量uB4
5.4.1由标准铂电阻温度计检定证书给出值的不确定度分量uB41
       由上级技术机构检定证书得知,二等标准铂电阻温度计的不确定度为:U99=11mK,(k=2.58),则由标准铂电阻温度计引入的不确定度为:
uB41(0℃)=11mK/2.58=4.26mK=0.00426℃
uB41(100℃)=11mK/2.58=4.26mK=0.00426℃
5.4.2标准铂电阻温度计产生自热效应引入的标准不确定度分量uB42
       由JJG160—2007《标准铂电阻温度计检定规程》可知,标准铂电阻温度计自热不超过4mk(0.004℃),假设均匀分布,k=/3。
uB42=0.004℃/3=0.0023℃
5.4.3标准铂电阻温度计稳定性引入的标准不确定度分量uB43
       根据JJG160—2007《标准铂电阻温度计检定规程》规程规定,标准铂电阻温度计年变化不超过10.0mk(0.01℃)。

6测量标准重复性
       选一支分度号为Pt100,铂热电阻为被检,使用二等标准铂电阻温度计,分别在0、100℃做6次重复测量,计算各检定温度点的实验标准偏差sn,得出:0℃、100℃时sn<2/3uc,该标准测量重复性符合要求。
7测量标准稳定性
       由二等标准铂电阻温度计近五年的检定证书可知Rtp,每两年测量一次,共测得3个数据,根据JJG160—2007规程规定,标准铂电阻温度计检定周期内Rtp的稳定性为Δttp=10.0mk=0.01℃,测量结果均满足Δt≤Δttp。该标准稳定性符合要求。
8结束语
       该测量标准装置在0~200℃测量范围,扩展不确定度为U0℃=0.05℃,U100℃=0.08℃,k=2。重复性、稳定性验证结果均符合要求,检定人员具备有效资质证书,配套设备完整性能良好,技术资料齐全,环境条件适宜,符合检定规程要求可以开展A级及以下工业铂、铜热电阻的检定工作。
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