工業(yè)鉑熱電阻檢定方法研究綜述

韓志鑫　馮錦　趙茜

摘要：工業(yè)熱電阻檢定規(guī)程雖已經(jīng)歷過(guò)幾次版本修訂，但業(yè)內(nèi)就其檢定方法、設(shè)備配置問(wèn)題還有頗多爭(zhēng)論。近年來(lái)有一批新的研究文獻(xiàn)采用不確定度評(píng)估、誤差分析計(jì)算、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)驗(yàn)證、檢定的測(cè)量模型的數(shù)理分析及使用標(biāo)準(zhǔn)器的數(shù)學(xué)模型分析等方法，對(duì)現(xiàn)行規(guī)程的檢定方法、設(shè)備配置與檢定結(jié)果的不確定度大小關(guān)系的合理性進(jìn)行了系統(tǒng)地分析論證。該文列舉比較現(xiàn)行規(guī)程規(guī)定要求及理論依據(jù)和與此有關(guān)的文獻(xiàn)研究結(jié)果，歸納分析各方主要論點(diǎn)和方法依據(jù)的科學(xué)合理性及可能的認(rèn)知誤區(qū)，闡述檢定方法與設(shè)備配置對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器的量值溯源、標(biāo)準(zhǔn)器的使用、電測(cè)設(shè)備性能發(fā)揮的影響，以及水三相點(diǎn)使用條件及使用方法對(duì)測(cè)量方法的重大影響。分析總結(jié)科學(xué)、準(zhǔn)確、檢測(cè)工作效率高、建標(biāo)成本低的檢定方法和設(shè)備配置原則。并闡明使用科學(xué)合理的檢定方法對(duì)推進(jìn)社會(huì)發(fā)展、提高經(jīng)濟(jì)效益的意義。

關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì);工業(yè)鉑熱電阻;檢定規(guī)程;水三相點(diǎn);不確定度;誤差分析

中圖分類號(hào)：TB942;N33;TH811 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-5124（2019）08-0025-08

收稿日期：2018-05-23;收到修改稿日期：2018-07-05

作者簡(jiǎn)介：韓志鑫（1982-），男，內(nèi)蒙古呼和浩特市人，工程師，碩士，主要從事溫度計(jì)量與測(cè)試研究。

0 引言

計(jì)量是研究測(cè)量的科學(xué)，是科學(xué)研究的重要手段。計(jì)量工作是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)，科學(xué)技術(shù)發(fā)展研究的結(jié)晶，是科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的橋梁。量值傳遞是計(jì)量工作的根本，但量值傳遞由于存在實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的不完善，周圍環(huán)境的影響以及人們認(rèn)識(shí)能力所限等因素，其測(cè)量誤差將不可避免[1]。

由于測(cè)量誤差的存在，測(cè)量結(jié)果帶有不確定性。測(cè)量不確定度就是表征被測(cè)量的真值在某個(gè)量值范圍的一個(gè)估計(jì)，用以表示被測(cè)量值的分散性的非負(fù)參數(shù)[2]。JJF1059《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》頒布至今，對(duì)我國(guó)使用和評(píng)定測(cè)量不確定度起到了促進(jìn)和規(guī)范化的作用。越來(lái)越多的專家學(xué)者在應(yīng)用實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，提升人們對(duì)測(cè)量不確定度各個(gè)分量及相關(guān)性的理解，使得在量值傳遞中測(cè)量不確定度評(píng)定的水平逐步提高。

工業(yè)鉑電阻在工業(yè)、醫(yī)療、生活等方面使用相當(dāng)廣泛，它具有性能穩(wěn)定、靈敏度好、準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)。電阻溫度計(jì)是溫度量最基本最重要的量值傳遞項(xiàng)目，其檢定方法及配套設(shè)備的配置原則與技術(shù)指標(biāo)既要保證量值傳遞的準(zhǔn)確性，也應(yīng)在保證準(zhǔn)確性的前提下做到操作的可行性及實(shí)施的經(jīng)濟(jì)性。因此，為了提升計(jì)量準(zhǔn)確性，提高效率，降低成本，對(duì)其檢定方法進(jìn)行研究具有重要意義。然而，一直以來(lái)國(guó)內(nèi)一些專家對(duì)工業(yè)鉑熱電阻檢定技術(shù)方法不斷提出了比較尖銳的問(wèn)題，如有專家認(rèn)為JJG229-1998《工業(yè)鉑、銅熱電阻》[3]要求內(nèi)容繁瑣，配套設(shè)備配置不合理，技術(shù)指標(biāo)過(guò)高，設(shè)備投入資金較大[4-5]。近年來(lái)，有專家對(duì)與新版規(guī)程（JJG229-2010）[6]有關(guān)的檢定方法問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，從不同角度較為系統(tǒng)地論證了規(guī)程的測(cè)量方法及設(shè)備配置問(wèn)題，已發(fā)表的十余篇研究報(bào)告表明存在的問(wèn)題遠(yuǎn)超出原來(lái)質(zhì)疑的方面。所以，有必要對(duì)這些研究方法及研究數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納和總結(jié)，以便業(yè)內(nèi)人員探求工業(yè)鉑熱電阻的科學(xué)合理的檢定方法。

I 工業(yè)鉑熱電阻檢定方法發(fā)展簡(jiǎn)述

我國(guó)在JJG229-1980《工業(yè)鉑、銅熱電阻》檢定規(guī)程實(shí)施后，又對(duì)其進(jìn)行過(guò)3次修訂，現(xiàn)行有效版本為JJG229-2010《工業(yè)鉑、銅熱電阻》檢定規(guī)程（以下簡(jiǎn)稱規(guī)程）。與前幾次版本不同，現(xiàn)行規(guī)程將我國(guó)鉑熱電阻的允差等級(jí)劃分為AA級(jí)、A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)，做到了在允差等級(jí)劃分上與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)保持一致[3，6-7]。由于鉑電阻等級(jí)的劃分和檢定設(shè)備技術(shù)條件的變化，規(guī)程的技術(shù)指標(biāo)要求也有所變化[8-9]。主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)比如表1所示。

3個(gè)規(guī)程版本中的檢定方法并沒(méi)有太大變化，均采用比較法。各等級(jí)熱電阻均在0℃和100℃的恒溫設(shè)備中，測(cè)量被檢熱電阻的電阻值，與標(biāo)準(zhǔn)器測(cè)量值進(jìn)行比較，計(jì)算偏差值，檢查a的符合性，得出結(jié)論，具體檢定方法見規(guī)程第7節(jié)[6]。為便于解釋，將工業(yè)鉑熱電阻檢定的數(shù)據(jù)處理方法公式列出如下。

0℃點(diǎn)被檢熱電阻溫度測(cè)量誤差的數(shù)學(xué)模型為

100℃點(diǎn)被檢熱電阻溫度測(cè)量誤差的數(shù)學(xué)模型為

依據(jù)規(guī)程檢定工業(yè)鉑熱電阻時(shí)，在大多數(shù)情況下，標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)最重要的量值R_tp^*值要用在本級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置配置的水三相點(diǎn)裝置上自行復(fù)現(xiàn)測(cè)量獲取，用自賦R_tp^*值后的標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)參與對(duì)被檢熱電阻檢定測(cè)量與計(jì)算，而不能用標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)在上級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定溯源后出具的證書報(bào)告上的R_tp^*值。

規(guī)程中要求“檢定AA級(jí)熱電阻時(shí)，R_tp^*的電阻值必須在三相點(diǎn)瓶中用電測(cè)儀器重新測(cè)量，有利于改善測(cè)量不確定度（檢定A級(jí)熱電阻時(shí)如果使用0.02級(jí)的測(cè)量?jī)x器，必須重測(cè)R_tp^*才能滿足測(cè)量不確定度的要求）。檢定其他等級(jí)的熱電阻時(shí)如果對(duì)該電阻值（_tp^*）沒(méi)有異議，可直接從標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻的檢定證書中獲得”[6]。在規(guī)程的附錄E的不確定度評(píng)估論證后又進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)：對(duì)于A級(jí)及以上等級(jí)鉑熱電阻必須用同一個(gè)電測(cè)設(shè)備重新測(cè)量R_tp^*才能滿足要求[6]。規(guī)程主起草人在規(guī)程的宣貫中進(jìn)一步的解釋是“以檢定0℃為例，如果用選擇的電測(cè)設(shè)備在水三相點(diǎn)中重測(cè)R_tp^*，則R_tp^*和R_i^*的測(cè)量結(jié)果是相關(guān)的，如果R_tp^*用標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)證書中的結(jié)果，則其二者測(cè)量結(jié)果是不相關(guān)的，經(jīng)計(jì)算，相關(guān)時(shí)候具有更小的不確定度”[10]。使用重測(cè)R_tp^*值的方法可以降低對(duì)電測(cè)設(shè)備的要求[11]。

規(guī)程的其他起草單位在規(guī)程的宣貫和宣傳中的解釋另有不同：“由于規(guī)程要求實(shí)測(cè)二等鉑電阻標(biāo)準(zhǔn)器的水三相點(diǎn)值，因此對(duì)電測(cè)儀器的準(zhǔn)確度要比以前高得多”[12];“根據(jù)新規(guī)程規(guī)定，目前市場(chǎng)上所有的六位半數(shù)字表，包括七位半數(shù)字表，其電阻測(cè)量的準(zhǔn)確度都不能滿足新規(guī)程關(guān)于AA級(jí)和A級(jí)鉑熱電阻檢定的要求。因此用戶只能重新考慮測(cè)溫儀表”[13];“除非更換八位半數(shù)字多用電表，其代價(jià)是接近十萬(wàn)人民幣的價(jià)格或者更高，此外沒(méi)有其他選擇[12]，甚至建議電測(cè)設(shè)備更換三十多萬(wàn)元人民幣的超級(jí)測(cè)溫電橋[12-14]。

可以看出，規(guī)程起草單位的專家對(duì)工業(yè)熱電阻檢定規(guī)程的檢定方法與配置設(shè)備技術(shù)指標(biāo)的理論認(rèn)知相差巨大，甚至完全相反。一個(gè)論點(diǎn)認(rèn)為自測(cè)標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)的水三相點(diǎn)值可以降低對(duì)電測(cè)設(shè)備的要求，而另一個(gè)論點(diǎn)則提出要實(shí)現(xiàn)自測(cè)標(biāo)準(zhǔn)器的水三相點(diǎn)值必須大幅提高對(duì)電測(cè)設(shè)備的技術(shù)要求。

在文獻(xiàn)[4]對(duì)98版規(guī)程設(shè)備配置提出質(zhì)疑時(shí)，98版規(guī)程起草人也曾回應(yīng)認(rèn)為，檢定A級(jí)工業(yè)鉑電阻，電測(cè)設(shè)備只要滿足0.02級(jí)都可以使用[15]，但沒(méi)有說(shuō)明是否使用水三相點(diǎn)瓶。文獻(xiàn)[5]也曾認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)器需要使用水三相點(diǎn)瓶重新測(cè)量R_tp^*值，如果不用水三相點(diǎn)瓶，則要求提高電測(cè)設(shè)備的準(zhǔn)確度。

由此可見，工業(yè)熱電阻的檢定方法和設(shè)備配置問(wèn)題，在2010版規(guī)程修訂前后就一直存在理論認(rèn)識(shí)上的分歧與爭(zhēng)議，需進(jìn)一步研究論證。2規(guī)程依據(jù)與研究?jī)?nèi)容比較

已有研究就工業(yè)熱電阻檢定規(guī)程的檢定方法、配套設(shè)備技術(shù)指標(biāo)等對(duì)量傳結(jié)果不確定度的影響進(jìn)行了探索[11，16-34]。但是，研究的結(jié)果及結(jié)論取決于科研人員對(duì)測(cè)量技術(shù)、測(cè)量方法的認(rèn)知，測(cè)量設(shè)備使用，實(shí)驗(yàn)技能及實(shí)驗(yàn)條件等因素的掌控水平。

2.1 規(guī)程依據(jù)和主要分析方法

檢定測(cè)量時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)與電測(cè)設(shè)備都會(huì)因?yàn)榇嬖诓粶?zhǔn)確性而帶入測(cè)量誤差。所以規(guī)程起草者和一些專家認(rèn)為：在鉑熱電阻檢定時(shí)，如果使用同一臺(tái)電測(cè)設(shè)備測(cè)量R_i^*和R_tp^*，那么電測(cè)測(cè)量時(shí)讀數(shù)帶入的相對(duì)誤差可以抵消，量程帶入的引用值部分也只剩余部分影響，從而總體減弱對(duì)系統(tǒng)的影響。因此，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)時(shí)，應(yīng)該在測(cè)量R_i^*前后使用同一臺(tái)電測(cè)設(shè)備在水三相點(diǎn)中測(cè)得R_tp^*，這樣可以排除因不同電測(cè)設(shè)備帶入的系統(tǒng)誤差，并且消除標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻在使用中因熱脹冷縮、震動(dòng)等產(chǎn)生應(yīng)力而引起R_tp^*值的漂移[10-11，34-35]。并且認(rèn)為重新測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻RR_tp^*值將有效減小測(cè)量結(jié)果不確定度。

規(guī)程宣貫材料[10-11]認(rèn)為：檢定工業(yè)鉑熱電阻自測(cè)R_tp^*時(shí)，同一臺(tái)電測(cè)設(shè)備測(cè)量R_i^*、R_tp^*，兩個(gè)測(cè)量結(jié)果具有相關(guān)性。而當(dāng)R_i^*由電測(cè)設(shè)備測(cè)量，R_tp^*直接引用檢定證書中的給出值時(shí)，由于R_i^*和R_tp^*是用不同電測(cè)設(shè)備測(cè)量的，兩個(gè)測(cè)量結(jié)果之間不相關(guān)。規(guī)程按照把△t_i、△t_i^*，△th、△t_h^*為輸入量分別作不確定度評(píng)估，然后再分別合成得到檢定結(jié)果的不確定度[6]。

2.2 檢定方法的研究

針對(duì)規(guī)程規(guī)定方法的科學(xué)性和配套設(shè)備要求的合理性問(wèn)題，近年有十余篇研究報(bào)告對(duì)此進(jìn)行了論證[24-33]。

2.2.1 不確定度評(píng)定

文獻(xiàn)[24]認(rèn)為，檢定時(shí)，測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)器電阻值和被檢電阻值是用同一臺(tái)儀器分別在同一時(shí)間、同一溫場(chǎng)條件下測(cè)得，故應(yīng)把標(biāo)準(zhǔn)器電阻值與被檢電阻值的相關(guān)性作為考慮的問(wèn)題。

文獻(xiàn)[24-25]都提到，如果R_tp^*值直接引用上一級(jí)證書中的給出值，標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻R_tp^*的不確定度主要由上級(jí)標(biāo)準(zhǔn)傳遞的不確定度和溫度計(jì)的周期穩(wěn)定性合成。但是如果自己測(cè)量R_tp^*，那么標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻R_tp^*引入的不確定度將由水三相點(diǎn)容器的復(fù)現(xiàn)性、標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的短期穩(wěn)定性，以及電測(cè)設(shè)備測(cè)量誤差引入的不確定度分量共同構(gòu)成。為了對(duì)比，文獻(xiàn)中選取了0.005級(jí)、0.01級(jí)、0.02級(jí)水平的電測(cè)指標(biāo)進(jìn)行不確定度評(píng)估。

這里選取規(guī)程和文獻(xiàn)[24-25]中0.01級(jí)電測(cè)檢定結(jié)果測(cè)量不確定度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，見表2。

從表中可以看出，各種因素中的相關(guān)性對(duì)計(jì)算結(jié)果有直接影響，是否考慮標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻和被檢鉑熱電阻的誤差相關(guān)性，將導(dǎo)致結(jié)論完全不同，規(guī)程和文獻(xiàn)[24-25]中所評(píng)估出的最終結(jié)果是相反的。

從文獻(xiàn)[24-25]不確定度評(píng)估結(jié)果，按規(guī)程規(guī)定應(yīng)是不大于被檢熱電阻允許誤差的1/4的原則：檢定時(shí)直接使用標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)上級(jí)證書中R_tp^*值，0.005級(jí)電測(cè)的檢定結(jié)果不確定度可以滿足檢定AA級(jí)熱電阻要求;0.01級(jí)電測(cè)可以滿足檢定A級(jí)熱電阻要求;0.02級(jí)電測(cè)可以滿足檢定B級(jí)熱電阻要求。然而，用重新測(cè)量R_tp^*值時(shí)，0.005級(jí)電測(cè)的檢定結(jié)果不確定度達(dá)不到檢定AA級(jí)熱電阻要求;0.01級(jí)電測(cè)達(dá)不到檢定A級(jí)熱電阻要求;0.02級(jí)電測(cè)的檢定結(jié)果不確定度只能檢C級(jí)?？梢钥闯?，使用重測(cè)標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)R_tp^*值方法并不能降低對(duì)電測(cè)設(shè)備的要求，反而提高了電測(cè)設(shè)備的技術(shù)要求。

2.2.2 電測(cè)允差對(duì)檢定結(jié)果影響的誤差限分析

工業(yè)熱電阻的檢定過(guò)程主要是由標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)、被檢熱電阻、溫度點(diǎn)槽、電測(cè)儀器等器具設(shè)備以及它們所承載的溫度、熱電阻兩個(gè)有固定函數(shù)關(guān)系的參數(shù)，在規(guī)定的檢定方法及測(cè)量程序下完成測(cè)量，并把測(cè)量數(shù)據(jù)按一定的數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到檢定結(jié)果。從規(guī)程中可以看出，標(biāo)準(zhǔn)器與被檢對(duì)檢定結(jié)果影響是在一定水平不可能有大的變化;而電測(cè)儀器的準(zhǔn)確度等級(jí)差別就大得多，不同的電測(cè)儀器有不同大小不同符號(hào)的誤差存在，它們會(huì)對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大影響，而且這種誤差在大多數(shù)情況下是不可修正的未定系統(tǒng)誤差。但是，該類誤差通?？梢罁?jù)電測(cè)儀器的準(zhǔn)確度等級(jí)水平估計(jì)其范圍。

電測(cè)系統(tǒng)未定系統(tǒng)誤差影響的處理是測(cè)量過(guò)程中的重要內(nèi)容。檢定測(cè)量系統(tǒng)規(guī)定的測(cè)量方法及測(cè)量程序是否科學(xué)合理，關(guān)鍵在于該方法是否能對(duì)測(cè)量過(guò)程中存在的兩個(gè)以上的未定系統(tǒng)誤差進(jìn)行正確的協(xié)同合成，使未定系統(tǒng)誤差作用于檢定結(jié)果時(shí)，誤差之間具有一定的抵消作用，可使其合成的誤差限遠(yuǎn)小于單項(xiàng)未定系統(tǒng)誤差。要判斷測(cè)量方法是否科學(xué)合理，最簡(jiǎn)單有效且嚴(yán)謹(jǐn)可靠的辦法之一，就是依據(jù)測(cè)量程序?qū)z定系統(tǒng)的測(cè)量模型中重要參量間協(xié)同關(guān)系對(duì)結(jié)果的影響進(jìn)行誤差的分析計(jì)算。

文獻(xiàn)[26-27]利用假設(shè)方法，找出關(guān)鍵影響量對(duì)檢定結(jié)果影響關(guān)系：采用上級(jí)給定的R_tp^*值檢定鉑電阻時(shí)，無(wú)論使用哪種名義值的標(biāo)準(zhǔn)器，電測(cè)系統(tǒng)代入的檢定結(jié)果誤差都小于自測(cè)R_tp^*的情況。同時(shí)還論證了，在檢定Pt100型號(hào)的鉑電阻時(shí)，使用名義值為100Ω的標(biāo)準(zhǔn)器，可達(dá)到既降低電測(cè)儀器指標(biāo)要求，減小設(shè)備成本投入，又減小檢定誤差水平，提高檢定結(jié)果可信度的目的。

文獻(xiàn)[28]在分析中采用幾個(gè)不同等級(jí)電測(cè)儀器，標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)R_tp^*使用自測(cè)值和直接引用上級(jí)證書值兩種情況進(jìn)行工業(yè)鉑電阻檢定誤差分析。本文對(duì)得到數(shù)據(jù)總結(jié)如圖1、圖2所示。從圖中可以看出，同樣的電測(cè)儀器技術(shù)指標(biāo)下，在相同的檢定點(diǎn)，用上級(jí)證書R_tp^*值檢定時(shí)，設(shè)備帶入檢定結(jié)果的誤差比采用自測(cè)R_tp^*值時(shí)要小得多。

2.2.3 試驗(yàn)驗(yàn)證

在計(jì)量學(xué)方面，測(cè)試?yán)碚摲椒ㄅc標(biāo)準(zhǔn)裝置能力的理論論證評(píng)估是否科學(xué)合理或存在認(rèn)知和論證誤區(qū)，依靠實(shí)驗(yàn)室嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑囼?yàn)數(shù)據(jù)即可驗(yàn)證。為了驗(yàn)證文獻(xiàn)[24-29]所得出的結(jié)論，增加試驗(yàn)結(jié)果的可信度，文獻(xiàn)[30]采用兩支標(biāo)準(zhǔn)器和多支被檢樣品進(jìn)行試驗(yàn)比較分析。選用的標(biāo)準(zhǔn)器和配套設(shè)備信息列于表3。

通過(guò)文獻(xiàn)[30]的數(shù)據(jù)可以看出，使用準(zhǔn)確度高（±5×10^-6）的電測(cè)儀器，采用上級(jí)證書值R_tp^*和自測(cè)R_tp^*檢定工業(yè)鉑電阻的結(jié)果差值并不大，兩種方法的差值小于級(jí)別最高的AA級(jí)工業(yè)鉑熱電阻允差的1/200。

依據(jù)檢定規(guī)程，選用準(zhǔn)確度高的儀器，以標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻R_tp^*為自測(cè)值情況下的檢定測(cè)量值作為被檢鉑電阻的參考值，對(duì)比分析使用0.02級(jí)電測(cè)（1355872^#）檢定得到的測(cè)量值。標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)采用自測(cè)R_tp^*和上級(jí)給出的R_tp^*的測(cè)量值對(duì)比見圖3、圖4。從圖中可以明顯看出，在0℃和100℃兩個(gè)溫度點(diǎn)檢定時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)均是采用上級(jí)給出的R_tp^*時(shí)情況下的測(cè)量值要更接近參考值。

同樣，文獻(xiàn)[31]分別以高等級(jí)電測(cè)在0℃和100℃的測(cè)量值作為參考值，分析當(dāng)使用0.02級(jí)儀表，標(biāo)準(zhǔn)器為25Ω和100Ω時(shí)，所有被檢工業(yè)鉑電阻的誤差值情況。文獻(xiàn)[31]中數(shù)據(jù)表示，在同樣的測(cè)量?jī)x器下，在用上級(jí)證書值法使被檢樣品結(jié)果的偏差減小的基礎(chǔ)上，使用Rtp標(biāo)稱值為100Ω的鉑電阻作標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，測(cè)量?jī)x器的誤差對(duì)被檢樣品的檢定結(jié)果的偏差值影響進(jìn)一步降低。

2.2.4 研究結(jié)論

從前面可以看出，文獻(xiàn)[26-28]的電測(cè)設(shè)備測(cè)量誤差與測(cè)量方法之間相互制約對(duì)檢定結(jié)果影響的數(shù)理邏輯關(guān)系同文獻(xiàn)[24-25]的不確定度評(píng)定中變量與方法對(duì)結(jié)果影響的邏輯關(guān)系是相同的，說(shuō)明文獻(xiàn)[24-25]的不確定度評(píng)估中各變量的分析處理方法是正確的;文獻(xiàn)[30-川的試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果同文獻(xiàn)[24-25]的不確定度評(píng)估結(jié)果是基本一致的，這也說(shuō)明文獻(xiàn)[24-25]的不確定度評(píng)估結(jié)果是可信的。

上述研究的論證結(jié)果表明：使用比較法檢定工業(yè)熱電阻時(shí)，不采用在水三相點(diǎn)上重測(cè)標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)R_tp^*值，直接使用上級(jí)證書值參與檢定計(jì)算，使用七位半數(shù)表能達(dá)到檢定AA級(jí)熱電阻的要求，六位半數(shù)表能達(dá)到檢定A級(jí)熱電阻的要求。依據(jù)近期研究的數(shù)據(jù)結(jié)果配置檢定設(shè)備，將使全國(guó)數(shù)百家計(jì)量機(jī)構(gòu)節(jié)約的建標(biāo)成本不下數(shù)千萬(wàn)元。同時(shí)，不必使用水三相點(diǎn)瓶，有效降低了檢定員的培訓(xùn)時(shí)間、工作時(shí)間，提高檢定工作效率，減少檢定工作過(guò)程中的失誤風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)降低企業(yè)用戶的運(yùn)輸成本和時(shí)間成本。

3 不同研究與觀點(diǎn)差別原因分析

規(guī)程頒布至今，國(guó)內(nèi)專家在工業(yè)鉑熱電阻的檢定方法及設(shè)備配置與檢定結(jié)果的不確定度上還存在如此大的分歧，有必要對(duì)產(chǎn)生這些分歧的原因進(jìn)一步探討。

3.1 標(biāo)準(zhǔn)器的量值來(lái)源問(wèn)題

標(biāo)準(zhǔn)裝置標(biāo)準(zhǔn)器的量值一定是按照國(guó)家計(jì)量系統(tǒng)表在上級(jí)標(biāo)準(zhǔn)溯源合格得到的。但是在檢定工業(yè)鉑熱電阻時(shí)，不使用在上級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置上溯源時(shí)的給出值，而是重新自測(cè)賦值，這種辦法是不可取的。低級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置不花大的經(jīng)費(fèi)投入就可以到達(dá)或超越上級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置的量傳水平，在量傳體系鏈中顯然是不合理的，相關(guān)的計(jì)量法律法規(guī)也不允許[32]。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)器的使用方法問(wèn)題

標(biāo)準(zhǔn)器在量值傳遞鏈中具有最重要的位置，它是本級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置的核心，在標(biāo)準(zhǔn)裝置的茫茫數(shù)據(jù)大海中起到定海神針作用。在量值傳遞的測(cè)量數(shù)據(jù)處理中按文獻(xiàn)[34-36]提倡的用鉑電阻溫度計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)自相關(guān)的方法減小檢定結(jié)果的不確定度，即只重點(diǎn)關(guān)注消除標(biāo)準(zhǔn)器可能存在的小誤差，而忽視了標(biāo)準(zhǔn)器在標(biāo)準(zhǔn)裝置中消除其他更多更大誤差的作用，最終起到了相反的效果。因?yàn)?，利用?biāo)準(zhǔn)器數(shù)據(jù)的自相關(guān)性用于本實(shí)驗(yàn)室的溫度測(cè)量還是比較準(zhǔn)的，但是用于電阻溫度計(jì)的量值傳遞它的效果則需要充分考慮各個(gè)因素變量。這是標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)在溫度測(cè)量和溫度量值傳遞使用中應(yīng)注意的重要差別，這些不同點(diǎn)或者標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)使用中的理論誤區(qū)文獻(xiàn)[26-28，37]進(jìn)行了詳細(xì)系統(tǒng)的論證分析。因此，在檢定中最重要是應(yīng)該盡量保證用被檢與標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)相關(guān)性來(lái)降低檢定結(jié)果的不確定度。所以，新的研究認(rèn)為把RR_tp^*、R_i^*作相關(guān)性處理是不正確的，相反，應(yīng)該考慮R_i^*與R_i的相關(guān)性。并且已得到理論論證和試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)的證明，檢定工業(yè)鉑熱電阻時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)使用上級(jí)證書值才是合理的。

3.3 測(cè)量方法問(wèn)題

量值傳遞中常用的測(cè)量方法主要有兩種，一種是絕對(duì)測(cè)量法，另一種相對(duì)測(cè)量法，前者主要用于基準(zhǔn)量值的復(fù)現(xiàn)或不易溯源的高等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中的測(cè)量，后者主要用于中低標(biāo)準(zhǔn)裝置量傳中的測(cè)量。相對(duì)測(cè)量法具有設(shè)備投入少，測(cè)量準(zhǔn)確度高等優(yōu)勢(shì)。

文獻(xiàn)[26-27]認(rèn)為規(guī)程中要求的用重新測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)R_tp^*值，再與恒溫槽中測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)和被檢溫度計(jì)的電阻值數(shù)據(jù)一起計(jì)算檢定結(jié)果。此方法看似用的比較測(cè)量（或相對(duì)測(cè)量）法，實(shí)際上已經(jīng)轉(zhuǎn)化為在準(zhǔn)確的溫度點(diǎn)槽溫場(chǎng)中用絕對(duì)測(cè)量法直接測(cè)量取得被檢鉑熱電阻的電阻值作為檢定結(jié)果。溫度點(diǎn)槽的準(zhǔn)確溫度就是規(guī)程采用的用標(biāo)準(zhǔn)器測(cè)量電阻與自測(cè)R_tp^*值比來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但是，在絕對(duì)測(cè)量方法下，電測(cè)儀器的測(cè)量誤差將全部轉(zhuǎn)化為被檢熱電阻檢定結(jié)果的示值誤差，在大多數(shù)情況下這個(gè)誤差比標(biāo)準(zhǔn)器可能存在的偏差要大得多，從而導(dǎo)致檢定結(jié)果的誤差增大。相反，使用上級(jí)給出的R_tp^*值時(shí)屬于相對(duì)測(cè)量方法，相對(duì)測(cè)量方法并不要求準(zhǔn)確測(cè)量或者知道恒溫設(shè)備的準(zhǔn)確溫度，只需要恒溫設(shè)備具有符合技術(shù)指標(biāo)要求的穩(wěn)定均勻溫場(chǎng)即可。采用相對(duì)測(cè)量，才能依靠標(biāo)準(zhǔn)器在量值傳遞中的核心作用，以正確的測(cè)量方法減小或抵消測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量誤差對(duì)檢定結(jié)果的影響。

式（5）是文獻(xiàn)[26]中對(duì)自測(cè)R_tp^*值法在0℃點(diǎn)電測(cè)允差對(duì)檢定結(jié)果誤差限的化簡(jiǎn)表達(dá)式（X為測(cè)量?jī)x器相對(duì)誤差項(xiàng)），式（6）是用上級(jí)證書R_tp^*值法在0℃點(diǎn)電測(cè)允差對(duì)檢定結(jié)果誤差限的化簡(jiǎn)表達(dá)式：

△R'₀≈±0.0X%R₀（5）

從式（5）可以看出，自測(cè)R_tp^*值法雖然消除了電測(cè)系統(tǒng)測(cè)量誤差對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器的影響及標(biāo)準(zhǔn)器可能存在的偏差，但是電測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量誤差對(duì)被檢器具的影響都完整出現(xiàn)在檢定結(jié)果中，其表現(xiàn)形式完全是絕對(duì)測(cè)量法的表現(xiàn)形式;而從式（6）可以看出，電測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量誤差對(duì)標(biāo)準(zhǔn)和被檢的影響最終在檢定結(jié)果表達(dá)式中實(shí)現(xiàn)了有效的抵消修正，是典型的相對(duì)測(cè)量（或比較測(cè)量）表現(xiàn)形式?？梢钥闯觯豢紤]線性相對(duì)測(cè)量誤差，由測(cè)量?jī)x器誤差在兩種測(cè)量方法的結(jié)果上產(chǎn)生了50倍的差別;若考慮電測(cè)設(shè)備的非線性誤差，兩種測(cè)量方法結(jié)果的誤差相差也在數(shù)倍以上。

3.4 測(cè)量設(shè)備的選用問(wèn)題

標(biāo)準(zhǔn)裝置完成量傳檢定測(cè)量必須采用正確的測(cè)量方法依據(jù)合理的測(cè)量程序來(lái)進(jìn)行。用絕對(duì)測(cè)量法完成準(zhǔn)確的溫度量值復(fù)現(xiàn)或傳遞，標(biāo)準(zhǔn)裝置使用的溫度固定點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)、測(cè)量?jī)x器必須都是高準(zhǔn)確度的，即“三高”缺一不可[26]。否則，要實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度的量值傳遞是不可能達(dá)到的。規(guī)程規(guī)定采用溫度基準(zhǔn)裝置復(fù)現(xiàn)也使用的水三相點(diǎn)裝置，希望既可以降低電測(cè)設(shè)備的技術(shù)要求，又保證檢定結(jié)果較小的不確定度。并沒(méi)有注意到所用測(cè)量方法應(yīng)具備的條件，會(huì)很難達(dá)到降低測(cè)量結(jié)果不確定度的初衷。

3.5 測(cè)量方法的論證問(wèn)題

從工業(yè)熱電阻檢定方法評(píng)估論證的歷史脈絡(luò)中可以看出，近二十年，一些研究論文和專著對(duì)規(guī)程規(guī)定方法用不確定度評(píng)估的辦法進(jìn)行了論證，但是由于評(píng)估缺少較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)分析論證和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，致使評(píng)估論證結(jié)果的可信度不高，后來(lái)的研究數(shù)據(jù)結(jié)果也證明這一點(diǎn)。文獻(xiàn)[28]依據(jù)測(cè)量過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，用控制設(shè)定主要影響參量的數(shù)據(jù)變化以數(shù)學(xué)計(jì)算的方法，分析計(jì)算出主要影響量的允差在不同檢定方法下對(duì)檢定結(jié)果影響的誤差限，這種誤差分析計(jì)算對(duì)測(cè)量方法優(yōu)劣的判別既簡(jiǎn)單快速又準(zhǔn)確可靠而且直觀便于理解，分析計(jì)算的過(guò)程對(duì)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法也具有啟示指導(dǎo)作用。

模型的變換和評(píng)估對(duì)計(jì)量檢定人員進(jìn)行測(cè)量起到了重要的作用，但是測(cè)量模型的第一要義是依據(jù)模型的數(shù)據(jù)分析計(jì)算?，F(xiàn)在部分宣貫中，誤差分析理論只剩下測(cè)量結(jié)果減去參考值即為誤差這一小部分內(nèi)容，而高度宣傳不確定度的重要性。導(dǎo)致誤差理論的宣貫認(rèn)知與學(xué)界及工程技術(shù)界誤差理論的教學(xué)和應(yīng)用實(shí)際出現(xiàn)偏差[1.38]，工業(yè)技術(shù)界提供服務(wù)的基礎(chǔ)領(lǐng)域的認(rèn)知與學(xué)界產(chǎn)生了差別。4結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)經(jīng)濟(jì)由高速增長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)為高質(zhì)量發(fā)展階段，作為服務(wù)性質(zhì)的計(jì)量機(jī)構(gòu)，應(yīng)該按照國(guó)家發(fā)展要求，在滿足準(zhǔn)確性的基準(zhǔn)上，研究檢定計(jì)量器具的最佳方法，提高自身服務(wù)質(zhì)量與檢定水平。工業(yè)鉑熱電阻是溫度計(jì)量中重要的傳感器之一，其量值是否準(zhǔn)確直接影響國(guó)計(jì)民生中的溫度測(cè)量控制水平，其計(jì)量檢定方法的合理性將影響計(jì)量機(jī)構(gòu)和企業(yè)用戶的經(jīng)濟(jì)和效益。本文對(duì)近年工業(yè)鉑熱電阻檢定技術(shù)方法研究?jī)?nèi)容進(jìn)行梳理和歸納，并且采用部分文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)再次對(duì)比總結(jié)，分析產(chǎn)生分歧原因，希望對(duì)下次規(guī)程修訂起到積極作用。

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（編輯：莫婕）