試析數(shù)字溫度二次儀表檢定裝置的測量不確定度評定

許俊興

摘要：在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)進行測量以及控制的過程中，為直接實現(xiàn)對反映溫度和現(xiàn)實溫度的精準(zhǔn)控制，數(shù)字溫度二次儀表被廣泛地應(yīng)用。故而做好對數(shù)字溫度二次儀表檢定裝置的測量工作具有非同凡響的意義。本文著重探討了數(shù)字溫度二次儀表檢定裝置測量的不確度評定，以期對數(shù)字溫度二次儀表的測量準(zhǔn)確性起到積極的促進作用。

關(guān)鍵詞：數(shù)字溫度；二次儀表；檢定裝置；不確定度評定

1 數(shù)字溫度二次儀表的測試原理和測試方法

1.1 數(shù)字溫度二次儀表的測試原理

接入數(shù)字溫度二次儀表的信號輸入端口，接通電源，此次數(shù)字溫度二次儀表將顯示出數(shù)字溫度二次儀表所測量的室內(nèi)溫度。在所測室內(nèi)溫度正確且滿意的情況之下，選擇以起始量程著手進行增大輸入信號，分別給數(shù)字溫度二次儀表輸入各個需要被測點溫度對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電量值，同時讀取數(shù)字溫度二次儀表所對應(yīng)著的相應(yīng)指示值。

1.2 數(shù)字溫度二次儀表的測試方法

使用標(biāo)準(zhǔn)的直流電源以此來模擬熱電偶向數(shù)字溫度二次儀表輸入的待測直流電壓信號，使用數(shù)字溫度二次儀表對配熱電偶實施檢定測試。4808型的多功能標(biāo)準(zhǔn)源其顯示值是A_s，借以熱電偶分度表轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)值是t_s的溫度值，被檢表示值為t_d，被檢表所對應(yīng)的示值誤差公式如下所示：

使用直流電阻箱來模擬熱電阻對數(shù)字溫度二次儀表輸入相應(yīng)的電阻信號，從而實現(xiàn)對配熱電阻的二次儀表的檢定工作。ZX78型號直流電阻箱其顯示值是A_s，其經(jīng)工業(yè)鉑銅熱電阻的分度表轉(zhuǎn)換成的標(biāo)準(zhǔn)溫度值是t_s，被檢表示值為t_d，被檢表所對應(yīng)的示值誤差公式如下所示：

△t=t_d-t_s±b （2）

其中，b為儀表對象的顯示分辨力。2數(shù)字溫度二次儀表檢定裝置的不確定度分析

2.1 描述被測量建立數(shù)學(xué)模型

示值基準(zhǔn)法和輸入基準(zhǔn)法是JJG 617-1996所規(guī)定的對配熱電偶進行檢定的方法。以4808多功能標(biāo)準(zhǔn)源對應(yīng)的K型熱電偶SR94型數(shù)字溫度二次儀表，以標(biāo)稱電量值法開展檢定工作，其示值誤差如下所示：

2.2 不確定度來源

100 mV的4808多功能的標(biāo)準(zhǔn)電源其引入不確定度分量為u₁[t_s]。

4808多功能的標(biāo)準(zhǔn)電源進行上級校準(zhǔn)工作可引入的相關(guān)不確定度分量為u₂（t_s）。

被檢測儀表的分辨力進行引入的不確定分量為u|t_d|。

冰點瓶和補償導(dǎo)線進行引入的不確定度分量為u（t_e）。

3 該標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定熱電阻型二次儀表的不確定度分析

3.1 描述被測量建立數(shù)學(xué)模型

3.2 不確定度來源

100Ω檔年的ZX78型直流電阻箱可被允許的誤差限進行引入的不確定度分量為u₁[t_s]；ZX78型的直流電阻箱其上級校準(zhǔn)進行引入的不確定度分量為u₂（t_s）；ZX78型的直流電阻箱其分辨力進行引入的不確定度分量為u₃（t_s）；輸入檢儀表的不確定度分量為u|t_d|；二次引入的不確定度分量為u（△_t）；

3.3 不確定度評定

對Pt100的熱電阻進行測溫的范圍為（-200～600）℃，選擇200℃的點來進行不確定度的評定。

（1）在環(huán)境溫度為18～22℃時，對需要檢定的ZX78型的直流電阻箱向被檢儀進行模擬信號的輸入，其中檔年為100Ω的可允許誤差是±（讀數(shù)×0.005%+2 mΩ）·-200℃下Pt100的熱電阻的電阻值是18.52Ω，其所對應(yīng)的電量值溫度變率是0.432 3Ω/℃。

（2）根據(jù)ZX78的檢定周期證書及其不確定度可知，ZX78型的直流電阻箱其進行上級校準(zhǔn)后引入的不確定度分量如下：

上述分量與其他分量相比太小，故而忽略不計。

（3）根據(jù)ZX78型直流電阻箱的使用說明書可知，其分辨力進行引入的不確定度分量為：

（4）被建議表的分辨力標(biāo)準(zhǔn)不確定度

4 測量標(biāo)準(zhǔn)不確定度的驗證

本裝置的技術(shù)指標(biāo)如下：

（1）測量范圍為（-200～1600）℃

（2）其擴展的不確定度如下：

配熱電偶為500℃時：U=ku_c=0.12（℃）（k=2）。

配熱電阻為-500℃時：U=ku_c=0.06（℃）（k=2）。

最后，將4808型號的多功能標(biāo)準(zhǔn)源以及ZX78型的直流電阻箱送往上級的專門計量機構(gòu)進行檢定，其結(jié)果均為|△|≤U（其中△是示值誤差），故而本次測量結(jié)果符合要求。

5 結(jié)束語

盡管數(shù)字溫度儀表具有穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確性高、平均無故障時間長等諸多優(yōu)點，但是由于每個工廠的使用環(huán)境、對數(shù)字溫度二次儀表的應(yīng)用環(huán)境，以及操作人員對數(shù)字溫度二次儀表的使用方法等的不同，會不同程度地對數(shù)字溫度二次儀表的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。目前在對數(shù)字溫度二次儀表裝置測量準(zhǔn)確性的維護和保養(yǎng)上還缺乏相應(yīng)的研究，需要在今后的理論以及實踐工作中進行進一步探討和總結(jié)。