雙金屬溫度計測量值不確定度評定

摘要:雙金屬溫度計是-種現(xiàn)場檢測儀表其可以直接測量中低溫度的蒸汽或氣體介質(zhì)溫度,。在工業(yè)現(xiàn)場溫度檢測過程中對檢測結(jié)果的不確定度進(jìn)行有效評定能夠保證測定結(jié)果精度為工業(yè)生產(chǎn)提供正確的數(shù)據(jù)支持?；诖宋恼轮饕獙﹄p金屬溫度計測定值的不確定度評定進(jìn)行了簡要分析,。

0引言

隨著工業(yè)機(jī)械化、自動化的不斷發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)對設(shè)備的運(yùn)行精度要求也越來越高,。儀器儀表作為工業(yè)生產(chǎn)所必須的儀器設(shè)備之一其儀表測量結(jié)果的直接影響著工業(yè)生產(chǎn)工藝的運(yùn)行效果,。運(yùn)用不確定度的評定方法對工業(yè)儀表測量值進(jìn)行評定能夠保證測量結(jié)果的可靠性。因此相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)重視工業(yè)儀表測量值的不確定度評定工作保證評定結(jié)果的正確性,。

1雙金屬溫度計的工作原理

雙金屬溫度計具有響應(yīng)速度快,、體積小.測量值穩(wěn)定等特點被廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中。工業(yè)用雙金屬溫度計主要是用兩種或多種金屬片疊壓在一起利用不同金屬的熱膨脹系數(shù)不同來測定工藝溫度,。雙金屬溫度計可直接用于測定-80C~+500C范圍內(nèi)的介質(zhì)溫度,。

2雙金屬溫度計測量值的不確定評定

2.1測量依據(jù)及測量范圍

以JJG226- -2001《雙金屬溫度計檢定規(guī)程》為測量依據(jù),對- 80C~+300C范圍內(nèi)溫度計進(jìn)行測量,環(huán)境條件為15-35C相對濕度≤85%。計量標(biāo)準(zhǔn)與實驗設(shè)備如表1所示,。

為了保證評定結(jié)果的正確性,當(dāng)測量范圍小于10C時可以選用爾等標(biāo)準(zhǔn)的鉑電阻溫度計作為主標(biāo)準(zhǔn)器若測量溫度范圍大于10C時,，可以選用二等標(biāo)準(zhǔn)的水銀溫度計做主標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行測量。雙金屬溫度計的分類如表2所示,。

2.2測量方法

在溫度計檢定過程中技術(shù)人員可以選擇標(biāo)準(zhǔn)的水銀或鉑電阻溫度計進(jìn)行檢定。在溫度計檢定過程中按規(guī)定將標(biāo)準(zhǔn)溫度計及校準(zhǔn)溫度計放入一定溫度的恒溫槽中然后讀取相應(yīng)的溫度數(shù)值,。需要注意的是實驗人員應(yīng)待溫度計示值穩(wěn)定后進(jìn)行讀數(shù)",。為了保證溫度計檢定結(jié)果的可靠性需重復(fù)進(jìn)行多次實驗獲取相應(yīng)的數(shù)值。然后將校準(zhǔn)溫度計讀數(shù)進(jìn)行編號:被檢1-→被檢2...→被檢n等等然后取相反的順序回到標(biāo)準(zhǔn)計算被檢溫度計讀數(shù)的算術(shù)平均值得到標(biāo)準(zhǔn)溫度計和被檢定/校準(zhǔn)溫度計的示值從而計算出被檢定/校準(zhǔn)溫度計的示值誤差,。被測溫度計讀數(shù)估計到分度值的1/10,。

2.3測量檢定模型

在測量檢定計算過程中以下式為模型展開計算:

v=t-(t'+A)

其中v是被檢定溫度計示值誤差1為標(biāo)準(zhǔn)溫度計示值;A為標(biāo)準(zhǔn)溫度計的修正值2為被檢定溫度計的示值。

在雙金屬溫度計測量值不確定度評定過程中能夠影響評定結(jié)果的因素有很多如估讀溫度計示值的標(biāo)準(zhǔn)引入存在不確定度分量u(t1) ;重復(fù)測量的引入標(biāo)準(zhǔn)存在不確定度分量u (t2) ;溫度計引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(T1) ;恒溫槽溫度波動引起的測量值不確定分量u(T2)恒溫槽溫場不均勻性引入的標(biāo)準(zhǔn)存在不確定分量u (T3)數(shù)字測量儀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(T4)",。

3雙金屬溫度計測量值不確定評定

首先在該不確定度評定過程中其標(biāo)準(zhǔn)不確定度的來源之一是由溫度計的重復(fù)性估讀引入引起的技術(shù)人員可以用A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度法進(jìn)行評定如在100℃恒溫槽內(nèi),測量范圍對校定溫度計與標(biāo)準(zhǔn)溫度計分三組進(jìn)行10次連續(xù)測量則樣本偏差為:

s1=0.12.s2=0.1,、s3=0.12其中s 1. s 2. s 3分別為樣本1,、樣.本2、樣本3的測試偏差,。將樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理得到被測溫度計的偏差sp則其中s的單3白位為℃,。

其次在輸入量1的不確定評定過程中因u(t2)引起的誤差也是影響評定結(jié)果正確性的另-因素。如對測量范圍在0-50℃的雙金屬溫度計進(jìn)行測量,其精度等級及分度值分別為1.0級,、1℃,。若在50℃的恒溫槽中對其進(jìn)行檢定按雙金屬溫度計檢定規(guī)程連續(xù)進(jìn)行10次實驗得到如表3測量示值。

依據(jù)表3的數(shù)據(jù)利用貝塞爾公式計算得到的實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差為:

分別進(jìn)行三次獨立重復(fù)實驗則其測量不確定度:

再次由于溫度計引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定,。在標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計檢定規(guī)程中其溫度計檢定結(jié)果的修正因子擴(kuò)展不確定度為U95=0.03℃ ,其中,因子kn=2.58 ,則u(T1)=0.03/2.58=0.012℃ ;同時標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計的檢定結(jié)果修正因子的引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(A)其檢定結(jié)果的

最后,恒溫槽溫度波動的不確定評定,。通常情況下，恒溫槽溫場的波動特定為0.01C/(10min),則其不確定度的區(qū)間半寬為0.005℃ ,對其進(jìn)行均勻分布處理則u(T2)=0.0005/V 3≈0.003℃,。同時,恒溫槽的最大溫差為0.05℃,則因溫場的不均勻性也會影響測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差,，對其測量值進(jìn)行不確定度評定可以用下式進(jìn)行均勻處理:

u(T)=0.025/V 3≈0.015C 其中,0.025是恒溫槽溫場的不確定度區(qū)間半寬。

由于以.上各項標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量是相互獨立的所以,雙金屬溫度計測量值得標(biāo)準(zhǔn)不確定度應(yīng)為u,。(y)=0.28℃,。在擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算過程中，因合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度包含的分量比較多其中主要分量的變化為正態(tài)分布,，因此輸出量估計值可近似為正態(tài)分布u(y)的有效自由度估計值較大當(dāng)包含因子k=2時則u.(y)的區(qū)間具有的包含概率為95%最終的標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

U=ku(y)=0.2℃

4結(jié)束語

總而言之在雙金屬溫度計測量值不確定度評定過程中利用相關(guān)的檢定規(guī)程及計算方法能夠得到不確定度取值,從而為溫度計校準(zhǔn)工作的開展提供了技術(shù)保證,。因此相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)對儀器儀表測量值不確定度評定工作的研究力度,對測量數(shù)值進(jìn)行多次檢定實驗，保證儀器儀表讀數(shù)的正確性為工業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行奠定堅實的基礎(chǔ),。