2011年度论文(B级工业铂热电阻测量结果的不确定度评定).docVIP

B级工业铂热电阻测量结果的不确定度评定 刘锰 天津市检测技术研究所 内容摘要：本文完整地提供了校准实验室温度专业中，B级工业铂热电阻测量结果的不确定度评定。并对标准不确定度、合成标准不确定度、扩展不确定度的评定以及测量不确定度的报告与表示，给予了明确的论述。 关键词：B级工业铂热电阻、校准、不确定度 前言：热电阻是中低温区最常用的一种温度。它是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜的主要特点是测量高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它广泛应用于工业JJG229—2010《工业铂、铜热电阻》检定规程，并于2011年03月06日开始实施，代替原有的JJG229—1998《工业铂、铜热电阻》检定规程。新规程中，工业铂热电阻按照允差等级分为AA、A、B、C四个等级。 本文主要对B级工业铂热电阻测量结果的不确定度分析进行论述。 1 测量依据：JJG229－2010《工业铂、铜热电阻》计量检定规程。 2 被测对象 铂热电阻Pt100。B级，测量点：0℃和100℃，允许偏差见表一。 表1 允许偏差 检定点/℃ 允许偏差/℃ 0 ±0.30 100 ±0.80 3 测量标准 3.1 二等标准铂电阻温度计 3.2 电测设备 QJ18a双臂测温电桥，测量范围（0.0010～555.5600）Ω，分辨力0.1mΩ，准确度等级0.02级。 4 测量方法 用比较法进行测量。将二等标准铂电阻温度计与被检铂热电阻同时插入冰点和100℃的恒温槽中待温度稳定后通过标准与被检的值，由标准算出实际温度然后通过公式计算得出被检的实际值和。 5 数学模型 检定点0℃，测量误差的数学模型： 式中：——被检热电阻0℃的温度偏差，℃； ——被检热电阻在冰点槽的电阻值，Ω； ——被检热电阻0℃标称值，Ω； ——被检热电阻在0℃时，电阻值对温度的变化率，Ω/℃; Pt100的Ω/℃; ——； ——标准铂电阻在冰点槽测得的电阻值，Ω； ——标准铂电阻在水三相点测得的电阻值（可直接从标准铂电阻的检定证书中获得。），Ω； ——标准铂电阻0℃时的电阻比值； ——标准铂电阻0℃时的电阻比值对温度的变化率。 ——由被检热电阻在冰点槽中测得的偏离0℃的差，℃； ——标准铂电阻温度计在冰点槽中测得的偏离0℃的差，℃。 检定点100℃，测量误差的数学模型： 式中：——被检热电阻100℃的温度偏差，℃； ——被检热电阻在约100℃的恒温槽测得的电阻值，Ω； ——被检热电阻100℃标称值，Ω； ——被检热电阻在100℃时,电阻值对温度的变化率，Ω/℃; Pt100的Ω/℃; ——； ——标准铂电阻在约100℃的恒温槽中测得的电阻值，Ω； ——标准铂电阻在水三相点测得的电阻值（可直接从标准铂电阻的检定证书中获得。），Ω； ——标准铂电阻100℃时的电阻比值； ——标准铂电阻100℃时的电阻比值对温度的变化率。 ——由被检热电阻在100℃恒温槽中测得的偏离100℃的差，℃； ——标准铂电阻温度计在100℃恒温槽中测得的偏离100℃的差，℃。 从数学模型中可以观察到，0℃检定点的输入量有：、、和;100℃检定点的输入量有：、、和。 、、、的不确定度很小，可以忽略不计。 6 输入量、的标准不确定度和的评定 有4个主要不确定度来源：、测量重复性，插孔之间的温差，电测设备，测量电流引起的自热。 6.1 测量的重复性和——A类不确定度 a) 检定0℃时的标准偏差为 ＝，换算成温度：。 b) 检定100℃时的标准偏差为 ＝，换算成温度：。 6.2 插孔之间的温差引入的标准不确定度和——B类不确定度 冰点槽插孔之间的温差很小，可以忽略不计。 油恒温槽插孔之间的温场均匀性不超过0.01℃；检定过程中温度波动不超过±0.02℃/min，因标准和被检的时间常数不同，估计将有不大于0.01℃的迟滞。均服从均匀分布，。因此： 6.3 电测设备引入的标准不确定度和——B类不确定度 热电阻测量仪的测量误差是主要的不确定度来源，四端转换开关杂散电势引起的不确定度相对很小（换算成电阻，不超过±1mΩ）,可以忽略不计。 检定0℃时，测温双臂电桥QJ18a的不确定度区间半宽为100.00Ω×0.02%=0.02Ω，在区间内可认为均匀分布，。则 换算成温度： 检定100℃时，测温双臂电桥QJ18a的不确定度区间半宽为138.51Ω×0.02%=0.027702Ω，在区间内可认为均匀分布，。则 换算成温度： 6.4 自热引入的标准不确定度和——B类不确定度 电测设备供感温元件的测量电流为1mA，根据实际经验感温元件一般有约2mΩ的影响。可作均匀分布处理，。则 换算成温度：， 6.5 和的计算 由于上述4个不确定度之间