二等鉑電阻溫度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置不確定度評(píng)定

摘要:文章對(duì)二等鉑電阻溫度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置不確定度進(jìn)行表示和評(píng)定,，在實(shí)際運(yùn)用中應(yīng)注意標(biāo)準(zhǔn),、人員、環(huán)境,、方法等不確定度分量的評(píng)定,，不確定度是測(cè)量工作的質(zhì)量和測(cè)量結(jié)果可信賴程度的評(píng)價(jià)。按JJF1059—2012,、JJG229—2010標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,，對(duì)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置不確定度進(jìn)行了詳細(xì)分析，并按JJF(軍工)3—2012要求對(duì)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了重復(fù)性和穩(wěn)定性考核,，最后給出了計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置不確定度評(píng)定,。本文的研究結(jié)果可以為熱工類計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的不確定度評(píng)定提供一定的參考意義。
       不確定度是與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的,，用以表征測(cè)量分散性,。不確定度用以說明標(biāo)準(zhǔn)檢定測(cè)試水平，作為量值溯源的依據(jù),。一個(gè)測(cè)量結(jié)果,，只有當(dāng)知道它的測(cè)量不確定度時(shí)才有意義，才能表明該測(cè)量結(jié)果的可信賴程度,。下面依托泰安磐然ZRJ-03熱工檢定系統(tǒng),，按照J(rèn)JG229—2010《工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程》的規(guī)定,，分析二等鉑電阻溫度計(jì)不確定度來源,、進(jìn)行不確定度評(píng)定。
1測(cè)量方法
       依據(jù)JJG229—2010《工業(yè)鉑,、銅熱電阻檢定規(guī)程》的規(guī)定,，采用比較法進(jìn)行測(cè)量被檢熱電阻在0℃、100℃的電阻值R0,、R100,。
2數(shù)學(xué)模型

3計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量器具及配套設(shè)備(表1)

4不確定度來源
       該標(biāo)準(zhǔn)裝置不確定度的主要來源有:重復(fù)測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uA;恒溫槽溫場(chǎng)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uB2;電測(cè)設(shè)備引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定分量uB3;熱工自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確·定度分量;標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uB4。
5標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定
5.1重復(fù)測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uA
       選一支分度號(hào)為Pt100,，編號(hào)為20048042的鉑熱電阻為被檢,，使用編號(hào)為88548的二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)，分別在0,、100℃做6次重復(fù)測(cè)量,，計(jì)算出每個(gè)溫度點(diǎn)R0、R100的算術(shù)平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差s(x),，得出:snt=0℃=0.0004℃,、snt=100℃=0.0004℃,。
檢定時(shí)的實(shí)際測(cè)量次數(shù)為:N=2

5.2恒溫槽溫場(chǎng)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uB2
5.2.1恒溫槽溫場(chǎng)不均勻引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uB21
       根據(jù)檢定規(guī)程的要求，檢定用標(biāo)準(zhǔn)恒溫槽溫場(chǎng)最大溫度差為0.02℃,。半寬度為0.01℃,，假設(shè)為均勻分布，取k=/3,，則
uB21(0℃)=0.01℃/3=0.006℃
uB21(100℃)=0.01℃/3=0.006℃
5.2.2恒溫槽溫度波動(dòng)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uB22
       根據(jù)檢定規(guī)程的要求,，恒溫槽溫場(chǎng)波動(dòng)度為0.04℃，半寬度為0.02℃,，假設(shè)為均勻分布，取k=/3,，則由恒溫槽溫場(chǎng)波動(dòng)引入的不確定度分量為:

5.3電測(cè)設(shè)備引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定分量uB3
       由2000型數(shù)字多用表誤差計(jì)算公式,，0℃時(shí)測(cè)得熱電阻為:(100×讀數(shù)+40×量程)10^－6Ω;100℃時(shí)測(cè)得熱電阻為:(100×讀數(shù)+10×量程)10^－6Ω，
已知R(0℃)=100Ω,、R(100℃)=138.51Ω分別代入公式計(jì)算,。
       將熱電阻在0℃時(shí)的電阻值帶入數(shù)字多用表誤差計(jì)算公式得:0℃時(shí)的相對(duì)電阻值URa(0℃)=(100×100+40×100)×10^－6=0.014(Ω)。
       由數(shù)字多用表測(cè)得0℃熱電阻阻值,，計(jì)算出溫度變化1℃對(duì)應(yīng)的熱電阻變化量ΔR(0℃)=0.39Ω/℃,。再由URa(0℃)/ΔR(0℃)=0.036℃=URa(0℃)，得出熱電阻在0℃時(shí)的相對(duì)溫度URa(0℃),。
按均勻分布uB3(0℃)=0.036℃/3=0.021℃,。同理UR(100℃)=(100×138.51+10×1000)×10^－6=0.024(Ω)
ΔR(100℃)=0.39Ω/℃，UR(100℃)=0.024/0.39=0.062(℃)
按均勻分布uB3(100℃)=0.062/3=0.036(℃),。
由轉(zhuǎn)換開關(guān)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量很小,，可以忽略不計(jì)。
5.4標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uB4
5.4.1由標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)檢定證書給出值的不確定度分量uB41
       由上級(jí)技術(shù)機(jī)構(gòu)檢定證書得知,，二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的不確定度為:U99=11mK,，(k=2.58)，則由標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)引入的不確定度為:
uB41(0℃)=11mK/2.58=4.26mK=0.00426℃
uB41(100℃)=11mK/2.58=4.26mK=0.00426℃
5.4.2標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)產(chǎn)生自熱效應(yīng)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uB42
       由JJG160—2007《標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)檢定規(guī)程》可知,，標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)自熱不超過4mk(0.004℃),，假設(shè)均勻分布，k=/3,。
uB42=0.004℃/3=0.0023℃
5.4.3標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)穩(wěn)定性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uB43
       根據(jù)JJG160—2007《標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)檢定規(guī)程》規(guī)程規(guī)定,，標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)年變化不超過10.0mk(0.01℃)。

6測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)重復(fù)性
       選一支分度號(hào)為Pt100,，鉑熱電阻為被檢,，使用二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)，分別在0,、100℃做6次重復(fù)測(cè)量,，計(jì)算各檢定溫度點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差sn,，得出:0℃、100℃時(shí)sn＜2/3uc,，該標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量重復(fù)性符合要求,。
7測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性
       由二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)近五年的檢定證書可知Rtp，每?jī)赡隃y(cè)量一次,，共測(cè)得3個(gè)數(shù)據(jù),，根據(jù)JJG160—2007規(guī)程規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)檢定周期內(nèi)Rtp的穩(wěn)定性為Δttp=10.0mk=0.01℃,，測(cè)量結(jié)果均滿足Δt≤Δttp,。該標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性符合要求。
8結(jié)束語(yǔ)
       該測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)裝置在0～200℃測(cè)量范圍,，擴(kuò)展不確定度為U0℃=0.05℃,，U100℃=0.08℃，k=2,。重復(fù)性,、穩(wěn)定性驗(yàn)證結(jié)果均符合要求，檢定人員具備有效資質(zhì)證書,，配套設(shè)備完整性能良好,，技術(shù)資料齊全，環(huán)境條件適宜,，符合檢定規(guī)程要求可以開展A級(jí)及以下工業(yè)鉑,、銅熱電阻的檢定工作。