過(guò)程校驗(yàn)儀熱電偶輸出誤差不確定度評(píng)定

摘要:據(jù)JJF1472--2014《過(guò)程儀表校驗(yàn)儀校準(zhǔn)規(guī)范》和JJF1059.1--2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》技術(shù)規(guī)范,，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下,，通過(guò)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響因素進(jìn)行分析,，找出不確定度的各個(gè)分量，對(duì)過(guò)程校驗(yàn)儀熱電偶輸出誤差的測(cè)量不確定度進(jìn)行評(píng)定和分析。
　　過(guò)程校驗(yàn)儀是在電力、化工和石油等行業(yè)和計(jì)量部門(mén)廣泛使用的設(shè)備,，保證其量值正確并有效溯源具有重要的意義。對(duì)使用兩類標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行過(guò)程校驗(yàn)儀熱電偶輸出誤差校準(zhǔn)時(shí)的測(cè)量不確定度分別進(jìn)行評(píng)定并進(jìn)行分析,。
1概述
(1)測(cè)量依據(jù):JJF1472--2014《過(guò)程儀表校驗(yàn)儀校準(zhǔn)規(guī)范》,。
(2)環(huán)境條件:溫度:20.2℃，相對(duì)濕度:50%,。
(3)被測(cè)對(duì)象:過(guò)程校驗(yàn)儀,，型號(hào)CA71。
(4)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn):數(shù)字多用表,，型號(hào)8508A或溫度校準(zhǔn)器,，型號(hào)TD7600。
(5)測(cè)量方法:如圖1所示,，連接過(guò)程校驗(yàn)儀和標(biāo)準(zhǔn)器,，將過(guò)程校驗(yàn)儀設(shè)置為熱電偶(K型)輸出狀態(tài)，輸出100℃,，用標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行測(cè)量。
 
2標(biāo)準(zhǔn)器為數(shù)字多用表時(shí)的測(cè)量不確定度
評(píng)定
2.1測(cè)量模型
△=(Axc-A0)/Si
　　式中:△為過(guò)程校驗(yàn)儀輸出示值誤差,℃;Axe為過(guò)程校驗(yàn)儀顯示的溫度值對(duì)應(yīng)的電壓值,，mV;Ao為數(shù)字多用表測(cè)得的電壓值,，mV;Si為塞貝克系數(shù),K型熱電偶100℃時(shí)，Si=41.369μV/℃,，其不確定度可忽略,。
合成方差和靈敏系數(shù)如下:
 
2.2不確定度分量的評(píng)定
2.2.1標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(A..)的評(píng)定
　　在過(guò)程校驗(yàn)儀模擬輸出K型熱電偶100℃時(shí)，過(guò)程校驗(yàn)儀的示值始終顯示100.0℃，故在此分析過(guò)程校驗(yàn)儀輸出的分辨力引入的不確定度分量,。過(guò)程校驗(yàn)儀在模擬輸出K型熱電偶100℃時(shí),，塞貝克系數(shù)Si=41.369μV/℃，其分辨力0.1℃對(duì)應(yīng)電壓值為4.1369μV,。設(shè)讀數(shù)變化區(qū)間的半寬a為分辨力的-一半,，其概率分布為均勻分布，包含因
2.2.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(Ao)的評(píng)定
(1)測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1
　　將過(guò)程校驗(yàn)儀設(shè)置為K型熱電偶模擬輸出狀態(tài),，選擇輸出100℃校準(zhǔn)點(diǎn),，在重復(fù)性條件下，用數(shù)字多用表重復(fù)測(cè)量10次,，得到的數(shù)據(jù)如表1所示,。
　　單次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)差按照貝塞爾公式計(jì)算:
 
　　在實(shí)際工作中取單次測(cè)量結(jié)果作為最終結(jié)果，故標(biāo)準(zhǔn)不確定u1為：
 
(2)標(biāo)準(zhǔn)器引人的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2.
　　測(cè)量使用的標(biāo)準(zhǔn)器是數(shù)字多用表8508A,，K型.
　　熱電偶[3]100℃點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓值為4.0962mV,，此時(shí)數(shù)字多用表的最大允許誤差為:±(4.5x10^-6X4.0962mV+0.5x10^-6X200mV)=±0.118μV，屬于均勻分布,，k=3,，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2=
 
2.3計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度
　　表2為各不確定度分量匯總表。
　　各不確定度分量彼此獨(dú)立互不相關(guān),，則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc得:
 
 
2.4擴(kuò)展不確定度
　　取k=2,，則:U=k·uc=2×0.039℃=0.06℃≈0.1℃。
3標(biāo)準(zhǔn)器為溫度校準(zhǔn)器時(shí)的測(cè)量不確定度評(píng)定
3.1測(cè)量模型
△=Ax-A0
　　式中:△為過(guò)程校驗(yàn)儀輸出示值誤差,℃;Ax為過(guò)程校驗(yàn)儀的顯示值,℃;A0為溫度校準(zhǔn)器的顯示值,℃,。
　　合成方差和靈敏系數(shù):
 
3.2不確定度分量的評(píng)定
3.2.1標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(Ax)的評(píng)定
　　在過(guò)程校驗(yàn)儀模擬輸出K型熱電偶100℃時(shí),，過(guò)程校驗(yàn)儀的示值始終顯示100.0℃，故在此應(yīng)分析過(guò)程校驗(yàn)儀輸出的分辨力引人的不確定度分量,。過(guò)程校驗(yàn)儀在模擬輸出K型熱電偶100℃時(shí),，分辨力為0.1℃，設(shè)讀數(shù)變化區(qū)間的半寬α為分辨力的一半,，其概率分布為均勻分布,，包含因子k=.
 
3.2.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(A0)的評(píng)定
(1)測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1
　　將過(guò)程校驗(yàn)儀設(shè)置為K型熱電偶模擬輸出狀態(tài),選擇輸出10℃0校準(zhǔn)點(diǎn),在重復(fù)性條件下，用數(shù)字多用表重復(fù)測(cè)量10次,得到的數(shù)據(jù)如表3所示,。
 
(2)標(biāo)準(zhǔn)器引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2
　　測(cè)量使用的標(biāo)準(zhǔn)器是溫度校準(zhǔn)器TD7600,它在K型100℃點(diǎn)的最大允許誤差為:±0.15℃,，屬于均勻分布，k=√3,,，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度U2=
 
3.3計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度
　　表4為各不確定度分量匯總表,。
 
3.4擴(kuò)展不確定度
　　取k=2，則:U=k·uc=2x0.1℃=0.2℃
4結(jié)束語(yǔ).
　　因?yàn)槟壳笆忻嫔洗蠖鄿囟刃?zhǔn)器的精度都不是太高,，所以經(jīng)過(guò)上述測(cè)量不確定度的分析可以得到,，對(duì)于精度較高的過(guò)程校驗(yàn)儀,，為了得到較小的測(cè)量不確定度，應(yīng)選用精度高數(shù)字電壓表作標(biāo)準(zhǔn)器,，可得到較小的測(cè)量不確定度;而對(duì)于精度較低的過(guò)程校驗(yàn)儀,，可以選用溫度校準(zhǔn)器作為標(biāo)準(zhǔn)器，讀數(shù)方便,，可節(jié)省校準(zhǔn)時(shí)間,。