工作用輻射溫度計測量結(jié)果的不確定度評定淺析

李姣姣

摘要：根據(jù)國家計量檢定規(guī)程JJG8562015《工作用輻射溫度計》，簡要分析評定工作用輻射溫度計校準結(jié)果的不確定度。

關(guān)鍵詞：輻射溫度計；數(shù)學模型

1 緒論

國家計量檢定規(guī)程JJG8562015《工作用輻射溫度計》對工作用輻射溫度計校準結(jié)果的不確定度計算方法有了新的規(guī)定。本文通過一套輻射溫度計檢定裝置對被檢輻射溫度計在1500℃進行測量，采用新規(guī)定分析計算其不確定度，主要明確新規(guī)定的具體實施方法和過程，得出1500℃測量結(jié)果的不確定度。

2 數(shù)學模型

被檢溫度計在檢定點tN的示值為檢定點tN與固有誤差Δt之和。固有誤差為被檢溫度計測量理想黑體示值與理想黑體溫度的差，根據(jù)規(guī)程中的計算方法，得其數(shù)學模型為

Δt=（ΔtT-ΔtS）-ΔtTS-（ΔtTε-ΔtSε）-（ΔtTW-ΔtSW）（1）

式中：Δt為被檢溫度計的固有誤差；ΔtS為參考溫度計讀數(shù)tS的溫度差；ΔtT為被檢溫度計讀數(shù)tT的溫度差；ΔtTS為被檢溫度計瞄準區(qū)域與參考溫度計測溫區(qū)域的溫度差；ΔtSε為輻射源發(fā)射率偏離1引起的輻射源實際溫度的誤差；ΔtTε為輻射源發(fā)射率偏離1引起的被檢溫度計的誤差； ΔtSW為參考輻射溫度計的窗口誤差；ΔtTW為被檢溫度計的窗口誤差。

3 靈敏系數(shù)及標準不確定度

式（1）為固有誤差的代數(shù)和公式，且各項的系數(shù)絕對值均為1，因此各個不確定度分量的靈敏度系數(shù)的絕對值為1。影響固有誤差的不確定度分量中，同一輻射源發(fā)射率對被檢輻射溫度計與參考輻射溫度計示值的影響，高溫輻射源同一窗口對參考輻射溫度計和被檢輻射溫度計的影響，應(yīng)該按照完全相關(guān)處理。各分量依據(jù)不確定度傳播率計算合成標準不確定度為

u2（Δt）=u2（ΔtS）+u2（ΔtTS）+（u（ΔtTε）-u（ΔtSε））2

+（u（ΔtTW）-u（ΔtSW））2+u2（ΔtT）+u2（ΔtOP）（2）

式中

u（ΔtOP）——檢定操作和測量條件影響等引入的標準不確定度，℃。

4 標準不確定度評定

輻射溫度計的測量結(jié)果不確定度即為其固有誤差的測量不確定度，來自計量標準裝置、被檢溫度計和測量操作三個方面。

下面以某型號的輻射溫度計為例進行測量結(jié)果的不確定度分析。參考輻射溫度計選取分辨力為0.01℃，光譜發(fā)射率設(shè)定值為1.000的短波高精密輻射溫度計；黑體輻射源的圓柱黑體空腔直徑為50mm，發(fā)射率為0.998±0.002；被檢輻射溫度計測量范圍為（1000～3000）℃，準確度等級為1.0級，溫度分辨力為1℃。以測量點1500℃時的測量結(jié)果為例分析固有誤差的不確定度。

4.1 計量標準裝置引入的不確定度u（ΔtS）

（1）參考輻射溫度計測量不確定度引入的不確定度分量u1。根據(jù)參考輻射溫度計的證書可知其不確定度為U=2.10℃，k=2，則u1=2.10/2=1.05℃。

（2）參考輻射溫度計測溫重復(fù)性引入的不確定度分量u2。根據(jù)參考輻射溫度計測量數(shù)據(jù)及貝塞爾公式計算其重復(fù)性為0.01℃，則u2=0.01/1=0.01℃。

（3）黑體輻射源短期穩(wěn)定性引入的不確定度分量u3。黑體輻射源在1500℃的短期控溫穩(wěn)定性為0.5℃/10min，則u3=0.25/3=0.14℃。

（4）黑體輻射源均勻性對瞄準的影響引入的不確定度分量u4。黑體輻射源在1500℃的均勻性為0.60℃，則u4=0.60/3=0.35℃。

（5）黑體輻射源發(fā)射率修正偏離的影響引入的不確定度分量u5。黑體輻射源發(fā)射率為0.998±0.002，其偏離1引入的不確定度u5包括對參考輻射溫度計的影響u（ΔtSε）和被檢輻射溫度計的影響u（ΔtTε），則u5=0.06℃。

4.2 被檢輻射溫度計引入的不確定度u（ΔtT）

（1）被檢輻射溫度計多次測量重復(fù)性引入的不確定度分量u6。根據(jù)被檢輻射溫度計測量數(shù)據(jù)及貝塞爾公式計算其重復(fù)性為0.48℃，則u6=0.48/1=0.48℃。

（2）被檢輻射溫度計分辨力引入的不確定度分量u7。被檢輻射溫度計的顯示分辨力為1℃，則由分辨力引起的誤差為±0.50℃，則u7=0.50/3=0.29℃。

4.3 測量操作引入的不確定度u（ΔtOP）

（1）參考和被檢輻射溫度計在測量過程中因瞄準產(chǎn)生的影響引入的不確定度包含在u4中。

（2）測量數(shù)據(jù)修約引入的不確定度分量u8。測量數(shù)據(jù)修約引起的誤差為±0.50℃，則u8=0.50/3=0.29℃。

5 合成標準不確定度

標準不確定度分量u1，u2，u3，u4，u5，u6，u7，u8彼此獨立不相關(guān)，且靈敏度系數(shù)絕對值均為1，則被檢輻射溫度計在1500℃時的合成標準不確定度為

6 擴展不確定度

按置信概率p=0.95，取包含因子k=2，擴展不確定度U=kuc，則被檢輻射溫度計在1500℃時的擴展不確定度為

7 結(jié)論

本文提供了輻射溫度計檢定裝置測量被檢輻射溫度計，通過分析計算其在1500℃的不確定度，明確了新規(guī)定的使用方法。被檢輻射溫度計1500℃測量結(jié)果的擴展不確定度為U=3℃，k=2，采用相同的分析方法，可以得出任意測量點測量結(jié)果的不確定度。

參考文獻：

[1] JJG 8562015《工作用輻射溫度計檢定規(guī)程》.中國質(zhì)檢出版社.

[2] JJF 1059.12012《測量不確定度評定與表示》.中國質(zhì)檢出版社.

[3]常用測量不確定度方法及應(yīng)用實例，上海市計量測試技術(shù)研究院，中國計量出版社.