配热电偶数显仪表现场校准不确定度分析

摘要:针对配热电偶现场校准存在的困难文章介绍了一种配热电偶温度数显仪表现场校准原理及步骤并对现场校准结果进行了不确定度分析。
　　随着自动化水平不断提高工业生产中大量采.用温度数显仪表以实现温度参数直观的监控提高了生产效率。但是大量温度仪表具有固定安装和连续运行的特性拆卸送检费时费力影响生产进度于是很多部门]采取现场校准。但是现场校准受到条件限制校准项目、校准环境条件及配套设施都达不到检定规程的要求尤其对于具有热电偶参考端自动补偿的仪表校准结果有一定差别。本文对现场校准热电偶进行了不确定度分析。
1现场校准方法
1.1校准原理
　　现场校准受条件限制,不便进行冷端冰点补偿这样会造成测量结果偏高。因此必须测量出冷端环境温度对测量结果进行修正。本文采用FLUKE744过程校准仪作为标准器其精度满足现行规程对标准器的要求,它自带的热电偶探头可以同步测量并显示冷端环境温度减少了所用仪表数量。所选被校仪表显示分辨力为1℃允许误差为±5℃。现场校准接线如图1所示。
 
1.2校准步骤
(1)将K型热电偶插在FIUKE744过程校准仪的TC输入端注意正负极不要接反将过程校准仪开机先选择“measurement”然后选择“TC”选项，按下“Enter”进入后选“K”型热电偶选项。
(2)再将过程校准仪设为“soure"状态选择直流电压挡的mV量程,即可用数字键输入所需要的电压值。
(3)在确认断电的情况下将被校仪表原信号输入线移走在信号输入端子.上夹上过程校准仪的表笔将热电偶测量端用绝缘胶带固定在被校仪表信号输入端子处。
(4)通电由过程校准仪给被校仪表输入被校点温度对应的电压值读取并记录仪表的显示温度值和冷端温度值。
按照规程要求对每块仪表进行两个循环的测量取两次测量中误差最大的作为该仪表的最大基本误差。
2测量结果不确定度的评定.
2.1数学模型.
2测量结果不确定度的评定
2.1数学模型
△t=td-(ts+tc)(1)
　　式中:△t为用温度表示的基本误差,℃;td为被校仪表显示的温度值,℃;ts为标准仪器输入的电量值所对应的被检温度值,℃;tc为接线端子处环境温度℃。
2.2标准不确定来源分析及评定
2.2.1输入量td的标准不确定度u(td)来源及分析
(1)被校仪表的测量重复性引入的标准不确定度u(tdl),采用A类方法评定。在200℃点上连续进行10次测量,得到测量列(单位:℃):228、228、227、228、228、228、227、228、228、228。代入贝塞尔公式:
 
(2)被校仪表显示分辨力引入的标准不确定度u(td2),采用B类方法评定。被校仪表显示分辨力为1℃,由仪表分辨力b引入的示值误差区间半宽为a=b/2,包含因子k=√3。因此:u(td2)=a/k≈0.29(℃),上述2分量独立不相关,故
2.2.2输入量1。的标准不确定度u(1.)来源及分析
　　用FLUKE744过程校准仪作为标准,其标准.不确定度u(t,)采用B类方法进行评定:
u(ts)=a/k(3)
　　式中:校准仪的最大允许误差△为±(0.01%out-put+0.005%fullscale);半宽度a=|△|,本次所用为110mV量程，可得a=0.0063mV。由于现场环境温度没有超过说明书规定的范围,所以不需要进行修正。认为标准器的测量误差为均匀分布,k=√3。故u(ts)=(mV),换算成温度为0.09℃。
2.2.3输入量1。的标准不确定度u(1.)来源及分析
　　参考端温度由FLUKE744过程校准仪K型热电偶探头测量,过程校准仪及探头在20、30C的恒温槽中经校准得到修正值,利用线性内插法求得1。的修正值。读取被校仪表示值后迅速记录参考端温度值并修正，得到测量列(单位:℃):27.3、27.3、27.3、27.2、27.3、27.3、27.2、27.3、27.3、27.2。其标准不确定度主要来源于744示值测量重复性、环境温度波动、744的测温显示分辨力及修正值。
其中测量重复性引入的标准不确定度用贝塞尔公式计算u(tel)=0.05℃;环境温度波动引入的标准不确定度u(te2)=a/k,半宽度a为环境温度波动幅度,估计为1℃,认为是均匀分布,k=√3,故u(te2)=a/k=0.58(℃);743B的测温显示分辨力为0.1℃，引入的标准不确定度为u(te3)=0.03℃;修正值引入的标准不确定u(te4)=0.02℃;由于以上分量独立不相关,合成后u(tc)=0.58℃。
2.2.4合成标准不确定度的计算
　　由于各输入量彼此独立不相关,合成标准不确定度可按下式得到:
 
3结论
　　经比较可以看出,现场校准结果的扩展不确.定度小于被校仪表最大允许误差的1/3,满足校准要求。现场校准时要注意减少空气流动,尽可能保持接线端子处环境温度恒定,这样才能保持现场校准结果的准确。