测量不确定度.铂电阻.doc

二等标准铂电阻温度计分度测量结果的不确定度评定1 概述1.1测量依据：JJG160-1992标准铂电阻温度计检定规程1.2测量标准：一组固定点-水三相点、锌凝固点、水沸点比较槽，复现温区时用标准铂电阻温度计。电测设备为精密测温电桥，该电桥的最大允许绝对误差为0.5mK。1.3被测对象：二等标准铂电阻温度计，测温范围：0419.527。1.4测量参数与测量方法测量参数：Wzn、W（100）用定点法与比较法相交进行测量。Wzn通过用定点法进行测量得到。定点法是将二等标准铂电阻温度计直接插入固定点内，通过电桥进行测量，然后将测量值通过公式进行计算得出电阻比。W（100）通过用定点法及比较法相交进行测量得到。比较法是将二等标准铂电阻温度计与一等标准铂电阻温度计同时插入水沸点槽中，待温度稳定后通过测量标准与被检的值，再由标准算出被检的实际值R（t）。再由定点法测出水三相点值Rtp，然后通过公式进行计算得出电阻比。1.5 评定结果的使用在符合上述条件下的测量，一般可直接使用本不确定度的评定结果。2 用固定点法测量Wzn2.1数学模型 W（t）=Rt/Rtp式中：W（t）二等标准铂电阻温度计在t温度时的电阻比；Rtt温度时二等标准铂电阻温度计的电阻值（）；Rtp二等标准铂电阻温度计在水三相点时的电阻值（）；2.2 输入量的标准不确定度的评定2.2.1输入量Rt的标准不确定度u（Rt）的评定输入Rt的标准不确定度u（Rt），记作u（x），由6个不确定度分项构成。2.2.1.1复现固定点的复现性u（x1）可用统计方法求得的不确定度有很多项，例如：电测仪器的噪声，温度计的短期复现性等，我们采用了这些诸多因素的综合作用下，重复进行多次测量，直接求出A类标准不确定度。通过用2支二等标准铂电阻温度计在一个星期里重复进行测定，采用在固定点多次测量结果的标准偏差作为A类标准不确定度，数据如表1-1锌凝固点复现性 次数铂电阻温度计编号次数铂电阻温度计编号68803688156880368815163.8773265.50471663.8776265.50433263.8776565.50491763.8775265.50448363.8778765.50448863.8778765.50474463.8773165.50465963.8774665.50486563.8774465.504611063.8774765.50461Si2.010-41.910-4注：si合并样本标准差sp =1.9510-4 u（x1）=1.9510-4自由度 v（x1）=（n-1）2=182.2.1.2 固定点金属中微量杂质引起的u（x2）我们所选的金属样品的名义纯度为99.9999%(质量百分比),该样品由中国计量科学研究院提供,根据他们提供的数据分析,估计其不确定度区间半宽度锌点为0.52mK,服从均匀分布,则包含因子k= u（x2）=0.3mK对锌点合电阻2.6210-5。估计/不可靠性为50%，则其自由度=22.2.1.3 电测设备误差引起的u（x3）规程中规定，测温电桥允许的最大相对误差为210-5，服从均匀分布，则不确定度为5.7810-6。在检定锌凝固点时，电桥测量Rtp和Rzn过程中有一部分电阻是共用的，故部分电阻的系统不确定度可以抵消。引用计算公式：u（x3）=（1.815.7810-6）25=2.6210-4估计/不可靠性为10%，则其自由度=502.2.1.4 自热效应引起的u（x4）规程中规定，温度计在水三相点温度下的自热效应，但检定结果不要求外推到零功耗相应的数值。由于规程规定流过温度计的电流为1Ma，由此引起的不确定度半宽度在锌点a=0.64mK，服从均匀分布，则包含因子k=锌点u（x4）=0.37mK 约合电阻值3.2310-5估计/不可靠性为20%，则其自由度=122.2.1.5 气体气压偏离标准大气压引起的u（x5）压力对固液两相平衡温度有影响，但影响很小，其计算公式如下：Dt=（dT/dp）式中气体气压偏离标准大气压范围的半宽度。由中国计量科学研究院提供的锌点容器，其各次气压的平均值相对标准大气压应不超过2kPa，由此引起的固、液两相温度的变化，经计算，锌点 u（x5）=0.06mK，约合电阻值5.2410-6估计/不可靠性为20%，则其自由度=122.2.1.6 液态金属静压改正量不准引起的u（x6）液态金属静压改正量不准引起的u（x6）很小，故可忽略不计。2.2.1.7 标准不确定度u（Rt）即u（x）的计算u（x）= =3.2910-4u（x）的自由度v（x）=672.2.2 测量Rtp的标准不确定度u（Rtp）的评定记作u(y),由3个不确定度分项构成.2.2.1复现固定点的复现性u(y1)可用统计方法求得的不确定度有很多项，例如：电测仪器的噪声，温度计的短期复现性等，我们采用了这些诸多因素的综合作用下，重复进行多次测量，直接求出A类标准不确定度。对于水三相点，我们是通过用2支一等标准铂电阻温度计在一个星期里重复进行测定，采用在水三相点多次测量结果的标准偏差作为A类标准不确定度，数据如表1-2水三相点复现性 次数铂电阻温度计编号次数铂电阻温度计编号68803688156880368815124.8684325.11631624.8684425.11618224.8683425.11629724.8684425.11618324.8683025.11618824.8683225.11663424.8684625.11617924.8684525.11627524.8683325.116291024.8683525.11628Si6.2910-55.9110-5注：si合并样本标准差sp =6.1010-5 u（y1）=6.1010-5自由度 v（y1）=（10-1）2=182.2.2.2 电测设备误差引起的u（y2）该项标准不确定度分量已在u（x3）中包含了。2.2.2.3 水三相点中微量残余气体、水中杂质、水分子中氢与氧及同位素成分的影响，静压力修正不准等原因引起的u（y3）由中国计量科学研究院生产提供的水三相点容器，并提供其不确定度为0.3mK，服从均匀分布经k=，其不确定度分量为0.3/=0.17 mK。由水三相点的偏差引起对锌点的测量值的影响可计算如下:锌点 u（y3）=0.48mK，约合电阻值4.1910-5估计/不可靠性为10%，则其自由度=502.2.2.4标准不确定度u（Rtp）即u（y）的计算u（y）= =7.410-5u（x）的自由度v（x）=362.3 合成标准不确定度的评定2.3.1灵敏系数数学模型 W（t）=Rt/Rtp灵敏系数 c1=1/Rtp Rtp=25 c2=-Rt / c1=0.04/ c2=-0.1/2.3.2 标准不确定度汇总表标准不确定度分析评定结果项目不确定度分量来源灵敏系数锌凝固点标准不确定度自由度u（Rt）Rt引起的0.04/3.2910-467u（x1）复现固定点的重复性1.6110-5u（x2）自热效应引起的3.2310-5u（x3）气体偏离标准大气压引起的5.2410-6u（x4）固定点金属中微量杂质