工作用玻璃液體溫度計示值修正值不確定度分析評定

張偉鵬 劉歡歡 丁峰元

摘? 要：該文根據(jù)JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》和JJG 130—2011《工作用玻璃液體溫度計檢定規(guī)程》，對工作用玻璃液體溫度計示值修正值的不確定度來源進(jìn)行了分析，利用一支分度值為0.1℃，溫度范圍100℃～150℃的玻璃液體溫度計，介紹了溫度計示值修正值的不確定評定的方法，并對測量結(jié)果不確定度評定的步驟進(jìn)行了詳細(xì)的說明。

關(guān)鍵詞：溫度計示值誤差;不確定度評定;測量標(biāo)準(zhǔn)

中圖分類號：TB942? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 分析方法

1.1 測量依據(jù)

JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》

JJG 130—2011《工作用玻璃液體溫度計檢定規(guī)程》。

1.2 環(huán)境條件

15℃～35℃。

1.3 測量標(biāo)準(zhǔn)

測量標(biāo)準(zhǔn)表見表1。

表1 測量所使用的標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備

序號 標(biāo)準(zhǔn)器 型號 測量范圍 不確定度/準(zhǔn)確度等級/最大允許誤差

1 標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計 WZPB-9 （-189～419）℃ 二等

2 精密測溫儀（標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計讀數(shù)設(shè)備） CF5800 （-189～419）℃ U=0.016℃，k=2

3 恒溫油槽 CJTL-35A （80～300）℃ 溫度波動性：U=0.005℃，k=2

溫度均勻性：U=0.003℃，k=2

1.4 被測對象

玻璃液體溫度計，溫度范圍100℃～150℃，分度值0.1℃，浸沒方式為全浸，感溫液體為水銀。

1.5 測量方法

采用比較法，將標(biāo)準(zhǔn)溫度計和被測溫度計按規(guī)程規(guī)定的浸沒方式垂直插入恒溫槽中，恒溫槽實際溫度（以標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計為準(zhǔn)）偏離校準(zhǔn)點不超過0.2℃，當(dāng)恒溫槽溫度到達(dá)校準(zhǔn)溫度點后，溫度計在恒定的恒溫槽中要穩(wěn)定10 min后方可讀數(shù)。讀數(shù)順序為：標(biāo)準(zhǔn)→被測→被測→標(biāo)準(zhǔn)。按以上順序讀數(shù)4次，分別計算標(biāo)準(zhǔn)溫度計和被測溫度計讀數(shù)的算術(shù)平均值，得到標(biāo)準(zhǔn)溫度計和被測溫度計的示值。

2 數(shù)學(xué)模型

Δt=ts+x-t

式中：Δt—被測溫度計的示值修正值（℃）;ts—標(biāo)準(zhǔn)溫度計讀數(shù)的平均值（℃）;x—標(biāo)準(zhǔn)溫度計修正值（℃）;t—被測溫度計讀數(shù)的平均值（℃）。

3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

3.1 輸入量ts的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（ts）

3.1.1 輸入量ts的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

精密測溫儀讀數(shù)分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u（ts1）

精密測溫儀分辨力為0.001℃，按均勻分布

精密測溫儀測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（ts2）

以110℃校準(zhǔn)點為例，10次重復(fù)性測量數(shù)據(jù)為：109.873、109.872、109.871、109.872、109.874、109.871、109.866、109.868、109.870、109.869，單位：℃。由貝塞爾公式可知s =0.024℃，因此u（ts2）=s=0.024℃。

精密測溫儀示值誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（ts3）

由校準(zhǔn)證書可知，示值誤差不確定度U=0.016℃，k=2，因此

恒溫油槽溫度波動性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（ts4）

由校準(zhǔn)證書可知，溫度波動性不確定度U=0.005℃，k=2，因此

恒溫油槽溫度均勻性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（ts5）

由校準(zhǔn)證書可知，溫度均勻性不確定度U=0.003℃，k=2，因此

3.1.2 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量合成

因精密測溫儀重復(fù)性不確定度大于分辨力不確定度，故舍去分辨力不確定度分量，其余各分量不相關(guān)，故

3.2 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（t）

3.2.1 輸入量t的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

3.2.1.1 被測溫度計分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（t1）

被測溫度計分辨力為其分度值的1/10，按均勻分布，故

3.2.1.2 被測溫度計示值重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（t2）

以110℃校準(zhǔn)點為例，10次重復(fù)性測量數(shù)據(jù)為：109.89、109.88、109.87、109.89、109.90、109.90、109.92、109.89、109.92、109.91，單位：℃。由貝塞爾公式可知s=0.0164℃，因此u（t2）=s=0.0164℃。

3.2.1.3 被測溫度計插入不垂直引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（t3）

讀數(shù)時視線應(yīng)與玻璃溫度計感溫液柱上斷面保持在同一水平面，讀數(shù)裝置與被檢溫度計不垂直會引入0.01℃的偏差，區(qū)間半寬為0.005℃，按均勻分布處理，因此

3.2.2 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量合成

因被測溫度計重復(fù)性不確定度大于分辨力不確定度，故舍去分辨力不確定度分量，其余各分量不相關(guān)，因此

4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表

標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量見表2。

5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（Δt）

以上所分析的各項標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量是互不相關(guān)的，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

6 擴(kuò)展不確定度計算

按照通常要求，取包括因子k=2，則擴(kuò)展不確定度為：

U=k·u（Δt）=0.04℃

參考文獻(xiàn)

[1]江銘.工作用玻璃液體溫度計修正值測量值的不確定度評定[J].計量與測試技術(shù)，2016，43（7）：81-82.

[2]郭洪波，張慧. 工作用玻璃液體溫度計測量值的不確定度評定[J].計量與測試技術(shù)，2017，44（4）：82-84.