數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀檢定結(jié)果的不確定度評(píng)定

何飛 章璠 朱煒

(1.富陽市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)測(cè)中心,浙江富陽 311400; 2.杭州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)院,浙江杭州 310019)

數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀檢定結(jié)果的不確定度評(píng)定

何飛1章璠1朱煒2

(1.富陽市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)測(cè)中心,浙江富陽 311400; 2.杭州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)院,浙江杭州 310019)

根據(jù)筆者多年從事溫度二次儀表、溫濕度儀表的檢定/校準(zhǔn)經(jīng)驗(yàn),以配熱電阻溫度指示調(diào)節(jié)儀為例,對(duì)數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀檢定結(jié)果的測(cè)量不確定度評(píng)定進(jìn)行了詳細(xì)分析,為從事數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀計(jì)量檢定/校準(zhǔn)的同行提供參考。

數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀 熱電阻 不確定度

數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀能快速準(zhǔn)確測(cè)量和顯示溫度值，提供數(shù)據(jù)信息供打印記錄和數(shù)據(jù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀已廣泛用于計(jì)量、科研和生產(chǎn)各個(gè)領(lǐng)域[1]。筆者從事溫度二次儀表檢定工作多年，結(jié)合JJG617-1996《數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀》的檢定方法，對(duì)數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀校準(zhǔn)結(jié)果的測(cè)量不確定度評(píng)定進(jìn)行了詳細(xì)分析，以供從事數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀計(jì)量檢定/校準(zhǔn)的同行參考。

1 概述

測(cè)量依據(jù)：JJG617-1996《數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀》，按其中“輸入基準(zhǔn)法”進(jìn)行測(cè)量[2]。

測(cè)量環(huán)境：溫度(20±5)℃；相對(duì)濕度45%～75%RH。

測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：用直流電阻箱作為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，選用ZX54直流電阻箱。它的主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

注：ZX54直流電阻箱為0．01級(jí)電阻器，對(duì)應(yīng)于熱電阻各溫度點(diǎn)的阻值折算成溫度的最大允許誤差列于表1。

1.1 被測(cè)對(duì)象

本次評(píng)定的對(duì)象為XMT-102型，Pt100分度值，測(cè)量范圍(0～500)℃，分辨力b=1℃的數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀。

1.2 測(cè)量過程

表1 ZX54直流電阻箱主要技術(shù)指標(biāo)

表2 用ZX54直流電阻箱作為標(biāo)準(zhǔn)器時(shí)的u(ts)

按JJG617-1996中“輸入基準(zhǔn)法”進(jìn)行檢定。在測(cè)量范圍內(nèi)選擇5個(gè)測(cè)量點(diǎn)，包括上限值和下限值在內(nèi)基本均等0，100，200，300，500(℃)。

2 數(shù)學(xué)模型[3]

Δt=td-ts

式中：Δt——儀表的示值誤差；td——儀表的顯示值；ts——標(biāo)準(zhǔn)器電阻示值對(duì)應(yīng)的溫度值。

3 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

3.1 輸入量td的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(td)的評(píng)定

輸入量td的不確定度來源主要有兩部分：測(cè)量重復(fù)性和儀表的分辨力。

3.1.1 測(cè)量重復(fù)性導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(td1)

u(td1)可以用“輸入基準(zhǔn)法”在同一個(gè)測(cè)量點(diǎn)上通過連續(xù)測(cè)量10次得到，采用A類方法進(jìn)行評(píng)定。

在300℃同一個(gè)測(cè)量點(diǎn)上進(jìn)行連續(xù)10次測(cè)量，得到測(cè)量列為300℃，300℃，300℃，300℃，300℃，300℃，300℃，300℃，300℃，300℃，平均值為300℃。

表3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

表4 各測(cè)量點(diǎn)的擴(kuò)展不確定度數(shù)據(jù)

3.1.2 儀表分辨力導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(td2)

u(td2)可以采用B類方法進(jìn)行評(píng)定。由儀表分辨力b導(dǎo)致的示值誤差區(qū)間半寬為a=b/2；包含因子因此，

u(td2)=0．5/k=0．29℃。

3.2 輸入量ts的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(ts)的評(píng)定

輸入量ts的不確定度主要來自標(biāo)準(zhǔn)器的示值誤差。溫、濕度影響和連接導(dǎo)線的影響可以忽略不計(jì)。

用ZX54直流電阻箱作為標(biāo)準(zhǔn)器時(shí)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(ts)可以采用B類評(píng)定方法進(jìn)行評(píng)定。

根據(jù)ZX54直流電阻箱輸出信號(hào)的大小和熱電阻類型，查表1的Δ。按均勻分布考慮。結(jié)果見表2。

本例儀表各測(cè)量點(diǎn)的u（ts）：

u(0)=u(100)=0．02(℃)；

u(200)=u（300）=0．03(℃)；

u(500)=0．05(℃)；

4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

4.1 靈敏系數(shù)

4.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表(見表3)

4.3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

輸入量td及ts相互間彼此獨(dú)立，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可按下式得到：

5 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

一般情況下，k取2，擴(kuò)展不確定度U=k·uc(Δt)，則各測(cè)量點(diǎn)的擴(kuò)展不確定度見表4。

[1]池安娜.數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀的故障檢查及排除方法[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù),2005,32(2).

[2]上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.JJG617-1996數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀[S].出版地:中國(guó)計(jì)量出版社,1996.

[3]中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院.JJF1059.1-2012測(cè)量不確定度評(píng)定與表示

[S].出版地:中國(guó)計(jì)量出版社,1999.

何飛(1982.3)女,漢,浙江富陽人,工程師,職務(wù):主任助理,主要研究長(zhǎng)度與流量方向。

章璠 (1977.10),男,漢,浙江富陽人,工程師,職務(wù):主任,主要研究計(jì)量與標(biāo)準(zhǔn)化。