最高表面溫度測(cè)量不確定度評(píng)定

趙宇卓

國家煤礦安全計(jì)量器具產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心 山西太原 030032

在現(xiàn)有的所有工程儀器及測(cè)量結(jié)果中都與真實(shí)的結(jié)果存在一定的誤差，基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的不確定度評(píng)價(jià)可以對(duì)于工程中的誤差進(jìn)行科學(xué)的指導(dǎo)，不確定度越小，則說明測(cè)量結(jié)果越接近真實(shí)值，測(cè)量越精確，對(duì)工程的指導(dǎo)價(jià)值越大，實(shí)用意義越高[1-3]。隨著現(xiàn)代工程對(duì)于測(cè)試結(jié)果精準(zhǔn)程度要求的增高，各個(gè)部門對(duì)于不確定度評(píng)估的重視程度也越來越大，而井下設(shè)備多數(shù)功率較大，發(fā)熱量巨大，勢(shì)必造成設(shè)備表面溫度的升高，因此對(duì)于設(shè)備表面最高溫度測(cè)定的不確定度評(píng)估對(duì)于維護(hù)設(shè)備，保證設(shè)備性能具有十分重要的價(jià)值。

1 測(cè)量方法

1.1 測(cè)量的依據(jù)

最高表面溫度是指在最不利的運(yùn)行條件下（但在規(guī)定的容許范圍內(nèi)）工作時(shí)，電氣設(shè)備的任何部件或任何表面所達(dá)到的最高溫度。測(cè)量依據(jù)GB3836.1《爆炸性環(huán)境 第1部分 設(shè)備通用要求》，最高表面溫度滿足特定環(huán)境下設(shè)備安全運(yùn)行的要求。

1.2 測(cè)量方法

在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，儀器通電，傳感器充分穩(wěn)定后方可進(jìn)行檢驗(yàn)；所有的溫度數(shù)據(jù)應(yīng)以40℃環(huán)境溫度或在設(shè)備上標(biāo)志的最高環(huán)境溫度為參考基準(zhǔn)。以參考環(huán)境溫度為基準(zhǔn)的試驗(yàn)，可在20℃和參考環(huán)境溫度之間的任一溫度下進(jìn)行，將試驗(yàn)時(shí)的環(huán)境溫度和參考環(huán)境溫度的差值加到測(cè)得的溫度上。

2 數(shù)學(xué)模型

根據(jù)以上測(cè)量方法，影響最高表面溫度的相關(guān)因素為測(cè)溫儀示值和環(huán)境影響溫度，因此在建立數(shù)學(xué)模型時(shí)要將這兩項(xiàng)因素考慮進(jìn)去，進(jìn)行設(shè)備最高表面溫度不確定評(píng)估所采用的數(shù)學(xué)模型為：。式中：-表面最高溫度，-測(cè)溫儀顯示溫度，-環(huán)境溫度。

3 方差和傳播系數(shù)

根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，引入測(cè)溫儀示數(shù)和環(huán)境溫度的方差為：, 由于各分量相互獨(dú)立，不相關(guān)，故不確定度按如下公式計(jì)算：。

4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的分析與計(jì)算

4.1 被檢設(shè)備最高表面溫度變化引入的不確定度分量

為了提高測(cè)量結(jié)果的可靠性，在相同的條件下對(duì)被檢設(shè)備最高溫度點(diǎn)重復(fù)測(cè)量10次，其讀數(shù)（單位℃)分別為：44.6，44.7，44.9，44.9，44.8，44.9，45.0，44.9，44.7，44.8，經(jīng)計(jì)算其平均值為：44.8 ℃。

根據(jù)貝塞爾公式，其標(biāo)準(zhǔn)偏差為：℃。在日常檢定時(shí)，我們一般在同一檢定點(diǎn)重復(fù)測(cè)量2次，取其平均值作為最終示值，因此被檢設(shè)備最高表面溫度變化引入的不確定度分量：℃。所以，被檢設(shè)備最高表面溫度變化引入的不確定度分量為0.09 ℃。

4.2 由測(cè)溫儀引入的不確定度的評(píng)定

測(cè)溫儀的不確定度是由儀器自身的原理及測(cè)定敏感程度決定的。該測(cè)溫儀準(zhǔn)確度等級(jí)為1.5級(jí)，測(cè)量范圍為（-18～550）℃，最大允許誤差為±8.52℃，假設(shè)該分布為均勻分布，則測(cè)溫儀引入的不確定度為：℃。所以，測(cè)溫儀引入的不確定度為4.92 ℃。

4.3 由環(huán)境溫度測(cè)量不準(zhǔn)確引入的不確定度

根據(jù)檢定證書,溫、濕度計(jì)計(jì)的最大允許誤差為±2℃， 假設(shè)為均勻分布，則環(huán)境溫度測(cè)量引起的不確定度為：℃。所以，環(huán)境溫度測(cè)量引起的不確定度為1.15 ℃。

5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

因各輸入量相互獨(dú)立，所以℃。

6 表面最高溫度的擴(kuò)展不確定度

取置信概率為95%，查表得k=2.01，則擴(kuò)展不確定度為：。

7 結(jié)語

在井下設(shè)備最高表面溫度測(cè)量不確定度評(píng)估中的主要影響因素除了設(shè)備自身特性外，還有測(cè)溫儀示數(shù)和井下環(huán)境溫度，在不確定評(píng)估中需要考慮。（2）通過引入數(shù)學(xué)計(jì)算模型，多次測(cè)量后計(jì)算得被檢設(shè)備最高表面溫度變化引入的不確定度分量為0.09 ℃，測(cè)溫儀引入的不確定度為4.92 ℃，環(huán)境溫度測(cè)量引起的不確定度為1.15 ℃。（3）通過各個(gè)獨(dú)立的輸入量計(jì)算得合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為5.0℃，擴(kuò)展不確定度為10 ℃，從而為礦井設(shè)備溫度檢測(cè)及設(shè)備的安全運(yùn)行提供了指導(dǎo)。