溫度記錄儀測量結果不確定度評定

王瑋

摘? 要：溫度記錄儀是由溫度傳感器、信號處理單元、數據存儲單元、數據輸出或顯示單元組成。因其具有電子記錄的功能，所以在冷鏈運輸、殺毒滅菌、爐溫跟蹤等行業(yè)的溫度監(jiān)測以及工業(yè)生產過程的溫度驗證等領域應用廣泛。為確保溫度記錄儀的量值準確，該文根據溫度記錄儀的特點及工作經驗，介紹溫度記錄儀的校準方法，并對其不確定度進行評定。

關鍵詞：溫度記錄儀;校準方法;不確定度

中圖分類號：TB94? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

記錄儀的工作原理為：溫度傳感器受到外界溫度變化并輸出相應的電信號，經信號處理單元處理后，將測量數據存儲于數據存儲單元中，或經顯示單位顯示出測量值，通過數據輸出單元將數據傳送至上位機，進行數據讀取、存儲及打印等。記錄儀一般具有溫度超限報警功能、數據存儲、時間設置、運行曲線顯示功能等。

1 測量方法與計量標準

1.1 測量依據

JJF（豫）251—2018 溫度記錄儀校準規(guī)范

1.2 測量方法

該方法適用于標準水銀溫度計校準溫度記錄儀校準結果不確定度分析。這里，以分辨力為0.1℃的溫度記錄儀校準溫度點為50℃為例，分析溫度記錄儀校準結果不確定度。

1.3 計量標準

校準時，由標準器及配套設備引入的擴展不確定度U（k=2）應小于被校記錄儀允許誤差的1/3。

1.3.1 標準器

校準用標準器見表1。

表1 校準用標準器

序號 儀器設備名稱 測量范圍 準確度等級

1 標準鉑電阻溫度計 -200 ℃～960 ℃ 二等標準

2 標準水銀溫度計 -60 ℃～300 ℃ 二等標準

3 標準鉑銠10-鉑熱電偶 300 ℃～1300 ℃ 二等標準

4 其他符合要求的標準器

1 標準鉑電阻溫度計配套電測設備 顯示數值折算成溫度到小數點后面3位。 讀取標準器示值

2 恒溫水槽、制冷低溫槽、標準油槽 工作區(qū)域最大溫差0.02 ℃;溫度波動：±0.02 ℃/10 min 溫度源

3 干體爐 顯示準確度：±0.1 ℃，穩(wěn)定性：±0.02 ℃，軸向均勻性：±0.05 ℃，徑向均勻性（60 mm內）±0.1 ℃。 溫度源

4 熱電偶檢定爐

最高溫度為1 100 ℃，在均勻溫場長度不小于60 mm，半徑為14 mm范圍內，任意兩點溫差不大于1℃。

溫度源

5 專用恒溫箱或恒溫恒濕箱 溫度測量范圍：-50 ℃～100 ℃，溫度均勻度：0.3 ℃，溫度波動度：±0.2 ℃; 溫度源（空氣介質）

6 金屬網兜 - 放置內置傳感器記錄儀

7 計時器 MPE：±0.5s/d 測量標準器讀數的時間間隔

2 數學模型

4 評定各輸入量的標準不確定度

4.1 輸入量tb的標準不確定度u（tb）

輸入量tb的不確定度來源主要是被校記錄儀的重復性、被校記錄儀的分辨力、恒溫槽溫場的不均勻性。

4.1.1 輸入量tb重復性引入的不確定度分量

在用A類標準不確定度評定，一周內在50℃的溫度點重復試驗 10次，計算示值誤差，其標準差

s≈0.053℃，則 u（Δt1）=s=0.053℃。

4.1.2 輸入量tb的分辨力的標準不確定度 分量u（tb2）

被校記錄儀分辨力為0.1℃，則區(qū)間半寬為0.05 ℃，按均勻分布處理，故：u（tb2）=（0.05℃）/=0.029℃。

4.1.3 輸入量tb由恒溫槽溫場不均勻性引入的標準不確定度分量u（tb3）

按各槽的最大溫度差考慮：Δt水槽=0.01℃，Δt油槽=Δt制冷槽=0.01℃，該分布假設為均勻分布，則u （tb3） =Δt水槽/=0.006℃。

4.1.4 輸入量tb的標準不確定度 u（tb）

由于輸入量tb分量之間，重復性受分辨力的影響，u（tb1）與u（tb2）取較大者，兩者與u（tb3）之間均彼此獨立，因此：

該例：u（tb）=0.053℃。

4.2 輸入量td的標準不確定度 u（td）

輸入量的td不確定度來源主要是標準溫度計的重復性、標準器讀數視線不垂直引入的不確定度。

4.2.1 標準溫度計的重復性引入的不確定分量u（td1）

標準溫度計的重復性計算與標準器重復性計算方法相同，對于該例u（td1）=0.006℃。

4.2.2 標準器讀數視線不垂直引入的標準不確定度分量u（td2）

標準水銀溫度計讀數時由于不垂直產生的讀數誤差范圍為±0.01℃，不確定度區(qū)間半寬為0.01℃，反正弦分布處理。u（td2）=（0.01℃）/=0.007℃。

4.2.3 輸入量td的標準不確定度 u（td）

由于輸入量td各分量之間，彼此獨立，因此

4.3 輸入量的標準tz不確定度 u（tz）

根據標準水銀溫度計使用不確定度見表1。

5 結語

溫度記錄儀因其具有記錄的功能，在冷鏈運輸、殺毒滅菌、爐溫跟蹤等領域的溫度監(jiān)測以及工業(yè)生產過程的溫度驗證等有重要意義，該文從不確定度的來源著手對溫度記錄儀進行不確定度評定，希望能給廣大溫度計量工作者一定的參考。

參考文獻

[1]池安娜.數字溫度指示調節(jié)儀的故障檢查及排除方法[J].計量與測試技術，2005，32（2）：40-41.

[2]耿維明.測量誤差與不確定評定[M].北京：中國質檢出版社，2011.