工业铂热电阻的不确定度分析061113.doc

二等铂电阻温度计标准装置检定工业铂热电阻的不确定度分析
1、测量过程的简单描述
根据JJG229-1998《工业铂铜热电阻检定规程》采用比较法对工业铂热电阻的0℃和100℃进行测量；被测量为、,测量标准器为二等标准铂电阻温度计,电测设备为六位半的数字多用表。
2、建立数学模型
（1）
式(1)中:为温度时被检实际电阻值；
为在温度附近时的被检电阻值；为温度时被检电阻的变化率；
为温度与的差，=-
温度的确定由标准铂电阻求得，将式(1)变换一下即得：
=-=/（2）
式中:为温度时标准温度计实际电阻值；
为在温度附近温度时的标准温度计电阻值；
为温度时标准温度计的电阻变化。
将式(2)代入式(1)得：
=+(3)
3、根据数学模型列出各个不确定度分量的来源(即输入量)
根据计量标准考核规范中的说明,如果该计量标准可以检定或校准多个参量,则一般应分别给出各参量的测量不确定度。所以应当分别计算标准装置在测量0℃和测量100℃时的不确定度,见表1。
表1标准装置在0℃测量和测量100℃时的不确定度来源
输入量序号不确定度来源不确定度类别重复性在0℃重复测量引入的不确定度,A在100℃重复测量引入的不确定度，配套设备冰点槽引入的不确定度,B水沸点炉或恒温油槽引入的不确定度,数字多用表数字多用表在0℃读数引入的不确定度,B数字多用表在100℃读数引入的不确定度,转换开关在0℃检定时通过转换开关读数,寄生热电势引入的不确定度,B在100℃检定时通过转换开关读数,寄生热电势引入的不确定度,标准器上级校准传递在0℃引入的不确定度,B上级校准传递在100℃引入的不确定度,电测设备使用的电测设备在0℃读数引入的不确定度,B使用的电测设备在100℃读数引入的不确定度,长期稳定性用证书上0℃的值代入计算引入的不确定度,B用证书上100℃的值代入计算引入的不确定度,转换开关在0℃检定时通过转换开关读数,寄生热电势引入的不确定度,B在0℃检定时通过转换开关读数,寄生热电势引入的不确定度,在表1中,和取值引入的不确定度未考虑,因为由经验得出该项数值较小,对整个装置不确定度的影响可忽略不计。
误差源的概率分布A类不确定度大都服从正态分布，B类不确定度较复杂,但也有规律可遵循一般来讲,以“等”使用的仪器不确定度计算一般按照正态分布来假设,以“级”0使用的仪器不确定度计算一般按照均匀分布来假设，凡随机性较强的可按正态分布考虑，凡误差界限可估,且系统性较强的差可按均匀分布考虑，凡误差界限可估,且知道处界限中间的误差出现的概率较大时,可按三角分布考虑，凡误差界限可估,且知道处于界限中间的误出现的概率小时,可按反正弦分布考虑，凡大小已定,但正负方向未定的误差,可按两点分布考虑。
4、评定各输入量的标准不确定度,并给出与各输入量对应的标准不确定度分量
4.1计算由引入的不确定度
①计算重复测量引入的不确定度分量、
按规程规定二等标准铂电阻对工业铂热电阻检定,每次测量值为A级6次、B级4次读数的平均值。测量次数n不够大,那么和的可靠性就不高。所以应按照《测量不确定度评定与表示》中的规定来获取合并样本标准差,然后在相同情况下,对被检工业热电阻进行4次重复测量(以B级为例),以4次测量的算术平均值作为测量结果。
选三支足够稳定的B级工业热电阻被测对象(编号分别为1,2,3),在一天时间内用所建立的计量标准重复测量,各得到12个观测值,见表2。
对三支被检铂电阻重复测量得到的观测值检定点次数编号1230℃199.9912100.0152100.0091299.9916100.0151100.0093399.9919100.0158100.0092499.9917100.0154100.0095599.9913100.0156100.0094699.9918100.0159100.0096799.9911100.0154100.0099899.9909100.0155100.0096999.9913100.0159100.00981099.9916100.0155100.00991199.9918100.0161100.00941299.9912100.0158100.0096平均值99.9914100.0156100.0093合并以上样本偏差得到
=33
获得了0℃的合并样本偏差以后,所建立的标准装置在实际测量中对被测量进行4次重复测量，以4次测量的平均值作为测量结果,所以
=/=换算成温度为0.38mK,它的自由度等于的自由度，=33。
同样的方法得到100℃时该标准装置重复性的不确定度
=/=换算成温度为2.90mK，自由度=33。
②配套设备引入的不确定度、
0℃:冰点槽的温场为5mK,取均匀分布,则=5mK/=2.89mK，估计其不可靠性为25%,则自由度：==8
100