工业热电阻自动测量系统结果不确定度评定实例.doc

工业热电阻自动测量系统结果不确定度评定实例
用于检定工业热电阻的自动测量系统,根据国家计量检定规程(JJG229—1998)对不确定度分析时可以在0℃点,100℃点,现在A级铂热电阻的测量为例.
B1冰点(0℃)
B1.1数学模型,方差与传播系数
根据规定,被检的R(0℃)植计算公式为

R(0℃)=Rt=R
=R-0.00391R(0℃)×
=R-0.391×
=R-0.39
式中:R(0℃)—被检热电阻在0℃的电阻值,Ω；
R—被检热电阻在0℃附近的测得值，；
R(0℃)—标准器在0℃的电阻值，通常从实测的水三点值计算，；
R—标准器在0℃附近测的值，。
上式两边除以被检热电阻在0℃的变化率并做全微分变为

dt=d+d
=dt+dt+dt
将微小变量用不确定度来代替，合成后可得方差
u=u+u+u（B-2）
此时灵敏系数C=1，C=1，C=–1。
B1.2标准不确定分量的分析计算
B1.2.1u项分量
该项分量是检热电阻在0℃点温度t上测量值的不确定度。包括有：
冰点器温场均匀性，不应大于0.01℃，则半区间为0.005℃。均匀分布，故

u==0.003℃
其估计的相对不确定度为20﹪，即自由度=12，属B类分量。
由电测仪表测量被检热电阻所带入的分量。
本系统配用电测仪表多为6位数字表（K2000，HP34401等），在对100左右测量时仍用100挡，此时数字表准确度为
100×10×读数+40×10×量程
对工业铂热电阻Pt100来说，电测仪表带入的误差限（半宽）为
=±（100×100×10+100×40×10
=±0.014
化为温度：=±0.036℃
该误差分布从均匀分布，即
u==0.021℃
估计的相对不确定度为10﹪，即=50，属B累类分量。
对被检做多次检定时的重复性
本规范规定在校准自动测量系统时以一稳定的A级被检铂热电阻作试样检3次，用极差考核其重复性，经实验最大差为4m以内。通道间偏差以阻值计时应不大于2m，故连同通道间差异同向叠计在内时，重复性为6m，约0.015℃，则
u==0.009℃
=1.8,属A类分量。
被检热电阻自然效应的影响。
以半区间估计为2m计约5mK。这种影响普遍存在，可视为两点分布，故
u==5mK
估计的相对不确定度为30﹪，即=5，属B类分量。
B1.2.2u项分量
标准器以实测的R值进行计算，故该误差分量以二等铂电阻温度计检定规程中规定在检定过程中的R的允许变化不超过5mK来计入。半区间为2.5mK。呈正态分布，即
u==0.97mK
自由度为=∞，属B类分量。
B1.2.3u项分量
该分量是使用标准器测量过程中引入的，包括：
电测仪表测量标准器R时引入的
标准铂电阻与被检热电阻用同一电测仪表，使用的是100挡，此时数字表的准确度为
100×10读数+40×10×量程
而标准器为了排除不同电测带入的系统误差和标准器因应力等引起R值的变化，要求用同一电测测量其R值和R值，以比值W=来计算实际温度，此时如以电测仪器的准确度分别计算对R、R的项贡献是不对的，这两项值相关。推导如下：
W=全微分，得
dW=dR－dR（B-3）
对微小变量dR、R的计算可以电测仪器的指标及dR、R值计入式（B-3）
变为
=-
=WW
=（1-W）/R（B-4）
所以用比值W计算时，点测仪器对标准电阻测值引入的极差（以标准铂电阻温度计的典型值计，也可套用某支具体标准铂电阻温度计值）为
=
=6.38×10
换算成温度==1.6℃。此值为半区间，服从均匀分布，即
u==0.001mK
估计的相对不确定度为10﹪，即=50，属B类分量。
b)标准铂电阻温度计的自然影响
按二等标准铂电阻温度计检定规程，它的自然允许值不应大于4mK。按均匀分布，一半区间计入，即
u==1.2mK
对此估计的相对不确定度为20﹪，即=12，属B类分量。
标准铂电阻温度计计算温度的计算误差
根据ITS-1900，其内插公式的非惟一性为1mK,可按两点分布对待且可靠程度很高故
u==0.5mK
B1.3冰点的标准不确定度分量一览表
表B-1冰点的标准不确定度分量一览表
序号来源类别灵敏系数标准不确定度/mK分布自由度1
2
3
4u1.1
u1.2
u1.3=S单
u1.4温场均匀性
电测测被检引入
检定重复性
被检自热影响B
B
A
B13
21
9
5均匀
均匀
t
两点12
50
1.8
55u2标准器不确定度B10.97正态∞5
6
7u3.1
u3.2
u3.3电测测标准引入
标准器自热
公式计算B
B
B-10.001
1.2
05均匀
均匀
两点50
12
∞
B1.4冰点的合成的标准不确定度，有效自由度与包含因子
u=
=558.6
u=
=40.46
取，t(40)=2.02
B1.5冰点的检得结果扩展