工作用K型熱電偶測量結果的不確定度評定

摘要:本文論述了工作用K型熱電偶測量結果的不確定度分量來源,、分析過程和計算方法.
1概述
1.1測量依據(jù)
JJG351--1996<工作用廉金屬熱電偶》。
1.2環(huán)境條件
溫度(20±5)℃;
相對濕度(45~75)%RH,。
1.3測量標準
(1)CST3006型熱工儀表校驗儀;
(2)二等標準鉑銠10-鉑熱電偶;
(3)熱電偶檢定爐。
1.4被測對象
K型II級熱電偶,。
1.5測量過程
　　將二等標準標準鉑銠10-鉑熱電偶與被測熱電偶.的測量端同時插入管式爐,并用耐熱材料封堵好,，參考端同時插入冰點槽中,待溫度穩(wěn)定后通過標準與被檢熱電偶的測量值,算出實際溫度,然后通過公式計算得出被檢熱電偶的熱電動勢e_被(t)。
 
　　式中:e_被(t)一被測熱電偶在需測量溫度點t的熱電動勢;e_被(t')-被測熱電偶在測量時(溫度點t')的熱電動勢;E_標(t)-標準熱電偶證書.上的電動勢;e_標(t')一標準熱電偶在測量時(溫度點t')的熱電動勢;S_標(t),S_被(t)-標準,、被測熱電偶在需測量點溫度t的微分熱.電動勢,。
3標準不確定度分量的計算
3.1輸入量e_被(t')的標準不確定度μ(e_被)的評定
3.1.1測量重復性引起的標準不確定度μ(e被1)
　　μ(e_被1)的評定可通過連續(xù)測量得到測量列，采用A類方法進行評定,。
　　對被測熱電偶在1000℃的點進行10次連續(xù)測量,。得到測量列為。
 
　　在實際測量中,，在重復性條件下連續(xù)測量兩次以該兩次測量算術平均值為測量結果,則可得到標準不確定度為:
 
3.1.2熱工校驗儀引起的標準不確定度"(e_被2).
　　采用B類方法進行評定,。
由校準證書可知U=124μV,k=2
則H(e椒)=(U/2)=64V
估計μ(e_被2)/P(_e被2)=0.10
則自由度V(e_被2)=50
3.1.3熱電偶檢定爐引起的標準不確定度μ(e被3)
　　采用B類方法進行評定。
　　由校準報告可知溫度為1000℃時U=1.3℃,h=2
　　由規(guī)程附錄6可知S型熱電偶在1000℃的微分熱電動勢為11.54V/℃.
則μ(e_被3)=(U/2)"11.54μ4V/℃=7.504μV
估計△μ(e_被3)/μ(e_被3)=0.10
則自由度U(e_被3)=50
3.1.4多點轉換開關寄生電勢引起的標準不確定度μ(e_被4)
　　采用B類方法進行評定,。
　　由規(guī)程可知多點轉換開關的寄生電勢不大于1μV,
在區(qū)間內可認為符合均勻分布,，故取a=0.5μV,k=J3。
則μ(e_被4)=a/k=0.29μV
估計△μ(e_被4)/μ(_e被4)=0.10
則自由度V(e_被4)=50
3.1.5熱電偶參考端不為0°C引起的標準不確定度μ(e_被5)
采用B類方法進行評定。
　　由規(guī)程可知,參考端恒溫器內溫度為(0±0.1)℃,查表可知K型熱電偶在0℃時的微分熱電動勢為39.45μV/℃,。在此區(qū)間內可認為符合均勻分布,，故取a=39.451μV/CX0.1℃=3.9451V,k=J3
則μ(e_被5)=a/h=2.2814μV
估計△u(e_被5)/μ(e_被5)=0.10
則自由度V(e_被5)=50
3.1.6輸入量e被(t')的標準不確定度μ(_e被)的合成
　　輸入量e_被(t')的各個不確定度來源均相互獨立不.相關，由此可得:
 
3.2輸入量E_標(t)的標準不確定度u(E_標)的評定
　　該不確定度來源于二等標準鉑銠10-鉑熱電偶的年不穩(wěn)定性,采用B類方法進行評定,。
　　由標準鉑銠10-鉑熱電偶使用說明書可知,二等標準鉑銠10--鉑熱電偶銅點(1084.62℃)熱電勢的年變化量不超過104V,在區(qū)間內認為符合正態(tài)分布,，可得a=10μV,k=3.
則μ(E標)=a/k≈3.3314μV
估計△μ(E標)/μ(E標)=0.10
則自由度U(E標)=50
3.3輸入量e標(t')的標準不確定度μ(e標)的評定
3.3.1測量重復性引起的標準不確定度u(e標1)
　　μ(e標1)的評定可通過連續(xù)測量得到測量列,采用A類方法進行評定。
　　對標準熱電偶在1000℃的點進行10次連續(xù)測量,。得到測量列為:
 
3.2輸入量E標(t)的標準不確定度μ(E標)的評定
　　該不確定度來源于二等標準鉑銠10-鉑熱電偶的年不穩(wěn)定性,采用B類方法進行評定,。
　　由標準鉑銠10-鉑熱電偶使用說明書可知,二等標準鉑銠10-鉑熱電偶銅點(1084.62°C)熱電勢的年變化量不超過10μV,在區(qū)間內認為符合正態(tài)分布，可得a=10μV,k=3.
則μ(E標)=a/h≈3.33I1/μV
估計△μ(E標)/μ(E標)=0.10
則自由度v(E標)=50
3.3輸入量e標(t')的標準不確定度μ(e標)的評定
3.3.1測量重復性引起的標準不確定度μ(e標1)
　　μ(e標1)的評定可通過連續(xù)測量得到測量列,，采用A類方法進行評定,。
　　對標準熱電偶在1000℃的點進行10次連續(xù)測量。得到測量列為:
 
3.3.2熱工校驗儀引起的標準不確定度p(e_標2)
采用B方法進行評定,。
由校準證書可知U=12V,k=2
則μ(e_標2)=(U/2)=6μV
估計△μ(e_標2)/H(e_標2)=0.10
則自由度?(e椒)=50
3.3.3熱電偶檢定爐引起的標準不確定度μ(e_標3)
采用B類方法進行評定,。
由校準報告可知溫度為1000℃時U=1.3℃,k=2
由規(guī)程附錄6可知S型熱電偶在1000℃的微分熱電動勢為11.54μV/℃。
則μ(e_標3)=(U/2)*11.54μV/℃=7.501μV
估計△(e_標3)/μ(e_標3)=0.10.
則自由度?(e_標3)=50
3.3.4多點轉換開關寄生電勢引起的標準不確定度μ(e_標4)
采用B類方法進行評定,。
由規(guī)程可知多點轉換開關的寄生電勢不大于1μV,在區(qū)
間內可認為符均勻分布,故取a=05μV,k=√3.
則μ(e_標4)=a/k=029μV
估計△μ(e_標4)/μ(e_標4)=0.10
則自由度?(e_標4))=50
3.3.5熱電偶參考端不為0℃引起的標準不確定度μ(e_標5)
　　采用B類方法進行評定,。
　　由規(guī)程可知,參考端恒溫器內溫度為(0±0.1)℃,查
　　可知s型熱電偶在0℃時的微分熱電動勢為
5.40μV/℃。在此區(qū)間內可認為符合均勻分布,，故取a=
5.40μV/℃×0.1℃=054μV,k=.√3..
則μ(e_標5)=a/k=031μV
估計△(e_標5)/"(e_標5)=0.10
則自由度?(e_標5)=50
3.3.6輸入量e標(t')的標準不確定度p(e標)的合成輸入量e標(t')的各個不確定度來源均相互獨立不相關由此可得:
 
4合成標準不確定度的評定
4.1靈敏系數(shù)
數(shù)學模型：
 
4.3合成不確定度的計算
　　輸入量e被(t').E標(t)與e標(t')彼此獨立不相關,所以合成不確定度可按下式得到:.
 
5擴展不確定度的評定
　　取置信概率p=95%,按有效自由度?eƒƒ=100,查t分布表得到
kp=tp(?)=t95(100)=1.984
故擴展不確定度U95=tp(U)°μc=71.03IμV
6測量結果報告
　　K型II級熱電偶在1000℃時的測量結果擴展不確定度為:
U95=71.0314μV?eƒƒ=100