热电偶建标技术报告

计量标准技术报告计量标准技术报告 计计 量量 标标 准准 名名 称称 二等铂铑二等铂铑10 铂热电偶标准装置铂热电偶标准装置 建立计量标准单位建立计量标准单位 计量标准负责人计量标准负责人 筹筹 建建 起起 止止 日日 期期 2 说说 明明 1 申请建立计量标准应填写 计量标准技术报告 计量标准考 核合格后由申请单位存档 2 计量标准技术报告 由计量标准负责人填写 3 计量标准技术报告 用计算机打印或墨水填写 要求字迹工 整 3 目目 录录 一 计量标准的工作原理及其组成 1 二 选用的计量标准器及主要配套设备 2 三 计量标准的主要技术指标 3 四 环境条件 3 五 计量标准的量值溯源和传递框图 4 六 计量标准的测量重复性考核 5 七 计量标准的稳定性考核 6 八 测量不确定度评定 7 九 计量标准的测量不确定度验证 15 十 结论 16 十一 附加说明 16 4 一 计量标准的工作原理及其组成一 计量标准的工作原理及其组成 一 计量标准的组成及其原理一 计量标准的组成及其原理 一 概述概述 VST R 992 工业热电偶 热电阻自动检定系统 以下简称 VST R 992系统 完全按照中华 人民共和国计量器具检定规程 JJG160 92 JJG75 195 JJG141 83 JJG351 96 JJG229 98 的要求进行自动检定工作 二 系统组成及工作原理系统组成及工作原理 VST R 200 工业热电偶热电阻自动检定系统的组成如图 所示 1 检检定定热热电电偶偶如如图图1 检定控制原理 二等标准热电偶既作为检定炉的控温热电偶 又作为检定的标准 冷 端与铜导线相接放入装有冰水混合物的冰瓶中 铜导线的另一端接 VST R 200 测温元件自动 检定装置测控仪 以下简称 VST R 200测控仪 的标准 E 输入端 VST R 200 测控仪通过 检测开关把信号输送到数字万用表的测量输入端 数字万用表通过 RS 232 与计算机通讯 而 计算机通过内置的 D A 卡经过 VST R 200 测控仪 触发 VST R 200 测温元件自动检定装置伺 服器 以下简称 VST R 200 伺服器 的可控硅输出以达到控制检定炉的温度 VST R 200 系统 以计算机为中心 在 ITVS2000 系统软件的支持下 整个形成一个闭环控制回路 计算机通过内置的 D D 卡控制 VST R 200 测控仪的检测回路开关 并根据测得的二等 标准热电偶的热电势换算出检定炉的当前温度 按照设定温度点的要求控制 VST R 200 伺服 器 以改变检定炉的加热电流 从而实现检定炉炉温的自动控制 检定测量原理 当炉温控制达到设定点要求时 计算机控制 D D 卡循环切换 VST R 200 测控仪的检测开关 每切换一个检测开关的同时 计算机控制数字万用表及时检测一个热电 偶的信号 直到检测完所有热电偶的电势值 其循序为 通道 1 检测标准热电偶 通道 2 检测被检偶一 通道 3 检测被检偶二 通道 X 检测被检偶 X 通道 1 检测标准热电偶 通道 2 检测被检偶一 通道 3 检测被检偶二 通道 X 检测被检偶 X 一共往还三次 即每支热电偶 包括标准热电偶 被检热电偶 在同一个温度检定点 至 少检测六个数据 并把所有的检测数据以文件的形式存于硬盘 并可打印输出 二 二 组成组成 5 二 选用的计量标准器及主要配套设备 名称型号测量范围 不确定度准确 度等级或最大 允许误差 制造厂及 出厂编号 检定 证书号 二等铂铑10 铂 热电偶 计 量 标 准 器 二等铂铑10 铂 热电偶 6 数字万用表 高温炉 检定控温伺服 器 测温元件检定 测控仪 主机 冰点槽 主 要 配 套 设 备 三三 计量标准主要技术指标计量标准主要技术指标 1 测量范围 300 1200 2 扩展不确定度 1 2 7 四 实验室环境条件四 实验室环境条件 名称要求实际情况结论 温度 20 5 21 合格 湿度 45 75 63 合格 防振无振动不影响检定合格 防磁无强磁场不影响检定合格 防尘无灰尘干净合格 工作服 鞋配齐专用合格 工作台摆放整齐整齐合格 五五 计量标准的量值溯源和传递框图计量标准的量值溯源和传递框图 8 六 计量标准的测量重复性考核六 计量标准的测量重复性考核 用两支编号为 1 和 2 有合格证书的二等标准热电偶 一支作标准 1 一支 9 作被检 2 按检定规程要求装入检定炉 在铝点 660 323 待炉温达到完全 稳定后测得被检热电偶热电势 测量完毕 破坏炉内恒定温度再重新达到铝点 660 323 稳定后测量被检热电偶热电势 重复以上六次测得结果如下表 序号 i Xi X Xi 2X 15 857960 00117136 89 10 8 25 85661 0 000183 24 10 8 35 85646 0 0003310 89 10 8 45 85721 0 0004217 64 10 8 55 85624 0 0005530 25 10 8 65 85626 0 0005328 09 10 8 平均X5 85679 4 8 2 107379 6 16 1009 2825 3064 1789 1024 3 89 136 1 n XX S i S 6 7379 10 4 0 0104 0 06489 重复性最大值为 0 06489 小于 0 2 符合要求 七 计量标准的稳定性考核七 计量标准的稳定性考核 用一支编号为 123 合格证书的二等标准热电偶 作标准按检定规程要求装入 检定炉 在 800 待炉温达到完全稳定后测得被检热电偶数据采集如下表 10 时间 月检定值 m V 133 1422 233 2671 333 2701 433 2694 533 2687 633 2752 最大温度变化值0 0102 稳定性最大温度变化值为 0 0102 mV 0 2 小于 1 2 符合要求 八 测量不确定度平定八 测量不确定度平定 11 1 测量依据 测量依据 根据 JJG351 1996 工作用廉金属热电偶检定规程 2 测量方法测量方法 将标准热电偶与被检工作用 K 型热电偶置于检定炉中 采用双极比较法 在检 定点为 400 600 800 1000 1200 或根据使用需要增加的其它检定点进 行检定 测量示意图如下 1 2 3 4 5 6 图 1 检定 级 K 型热电偶示意图 1 被检偶 2 标准偶 3 检定炉 4 冰点恒温器 5 多点转换开关 6 数字电压表 检定过程要求 检定炉实际温度偏离检定点温度小于 5 检定炉工作温场内任 意两点温差不大于 1 每支热电偶循环读数 4 次 测量时炉温变化不大于 0 25 冰点恒温器内温度为 0 0 0 1 数字电压表要求的环境温度为 23 5 标 准偶及主要配套设备均经检定合格 并处于有效期内 3 数学模型及灵敏系数 数学模型及灵敏系数 用双极法检定时 被检热电偶在各检定点上的热电动势 E被 t 可用下式计算 E被 t E被 E标 E标 S标 S被 1 式中 E标 标准热电偶证书上所给出的热电动势值 E被 E标 分别为分度时 被检热电偶热电势的算术平均值和标准热电偶热 电势的算术平均值 S标 S被 分别为标准热电偶 被检热电偶在检定点温度的微分热电动势 由以上数学模型可知灵敏系数为 C1 E被 t E被 1 C2 E被 t E标 224 3 798 11 038 38 C3 E被 t E标 224 3 798 11 038 38 4 输入量的标准不确定度评定 输入量的标准不确定度评定 4 1标准偶传递引起的不确定度 u E标 由二等标准铂铑 10 铂热电偶证书报告可知 二等标准铂铑 10 铂热电偶测量 结果的扩展不确定度为 U 0 7 置信水平 k 2 68 正态分布 u E标 为 0 6 2 68 0 26 相当于 2 8 V 4 2 A 类不确定度评定 选用一支二等铂铑 10 铂热电偶 在标准装置正常的工作条件下 对镍铬 镍硅热电 偶在检定点 1000 重复进行 6 次测量数据如下 12 次 数123456平均值 测量值 mV 41 0934841 09361 41 09286 41 09286 41 09286 41 0930941 09313 则由此引起的 A 类标准不确定度为 0 12 V 4 3 输入量 E被 的标准不确定度 u E被 的评定 a 电测设备引起的不确定度 对于被检镍铬 镍硅热电偶 使用测量设备数字多用 表 KEITHLEY2000 在 0 100mV 的准确度为 0 005 rdg 0 003 F S 在测量 1000 时 数字多用表 KEITHLEY2000 的允许基本误差为 5 05 V 按均匀分布 考虑 则电测设备引起的标准不确定度为 u E被 1 5 05 2 9 V 3 b 转换开关寄生热电势带来的不确定度 按规程要求 转换开关最大寄生热电势应小于 1 V 按均匀分布得到此项的标准不 确定度为 u E被 2 1 0 6 V 3 c 检定点炉温变化 波动引起的不确定度 炉温变化的影响取 0 25 2 0 12 按均匀分布得到此项的标准不确定度为 u E被 3 0 12 0 07 相当于 2 9 V3 d 炉温度场均匀性带来的不确定度 1 按均匀分布得到此项的标准不确定度为 u E被 4 1 0 58 相当于3 23 8 V e 被检热电偶参考端 0 不确定带来的不确定度 0 1 按均匀分布得到此项的标准不确定度为 u E被 5 0 1 0 058 相当于3 2 4 V 则输入量 E被 的标准不确定度 u E被 为 u E被 24 3 V 被 被 被 被 被5 2 24 2 23 2 22 2 21 2 2 EuEuEuEuEu 4 4 输入量 E标 的标准不确定度 u E标 的评定 a 电测设备引起的不确定度 对于二等标准热电偶 测量设备数字多用表 KEITHLEY2000 在 0 100mV 的准确 度为 0 005 rdg 0 003 F S 在测量 1000 时 数字多用表的允许基本误差为 3 5 V 按均匀分布考虑 则电测设备引起的标准不确定度为 u E标 1 3 5 2 0 V 3 b 转换开关寄生热电势带来的不确定度 按规程要求 转换开关最大寄生热电势应小于 1 V 按均匀分布得到此项的标准不 确定度为 u E标 2 1 0 58 V3 c 标准热电偶参考端 0 不确定带来的不确定度 0 1 按均匀分布得到此项的标准不确定度为 u E标 3 0 1 0 058 相当于3 30 1032 57 1 8 1 2 nn xx u n i i A 13 0 6 V d 检定炉工作温场的不均匀性引入的 B 类标准不确定度为 W u u E标 4 V 406 3 3 798 111 2 1 CVC 则输入量 E标 的标准不确定度 u E标 为 u E标 4 0 V E EuEuEu 标 标 标 标 4 2 2 3 2 22 2 21 2 2 4 5 输入量 S标 S被的标准不确定度 u S标 u S被 的评定 输入量 S标 S被是在 ITS 90 温标下用近似方法得到的 但其准确度完全可满足该类热电 偶使用准确度要求 其由有效位数等原因引起的不确定度因微小而忽略 标准不确定度值 序号 不确定度 分量来源 类别 估计 分布 符号 量值 V 自由 度 Vi 1 标准偶传递引起的 不确定度 B正态u e标 2 2 2电测设备引起的B均匀u e被 1 2 9 3 转换开关寄生热电 势带来的 B均匀u e被 2 0 6 4 检定炉温变化 波 动引起的 B均匀u e被 3 2 9 5炉温均匀性带来的B均匀u e被 4 22 6 6 热电偶参考端温度 不均引起 B均匀 u e被 u e被 5 2 4 7电测设备引起的B均匀u e标 1 2 0 8 转换开关寄生热电 势带来的 B均匀u e标 2 0 58 9 热电偶参考端温度 不均引起 B均匀u e标 3 0 6 10炉温均匀性带来的B均匀 u e标 u e标 4 3 4 10被检偶重复性AuA0 12 5 K 型热电偶在 1000 的合成标准不确定度 以上各不确定度分量互不相关 则合成标准不确定度为 2 2 3 2 2 2 1Ac uEuCEuCEuCu 标 标被 12 0 4224 3 3 241 2 2224 3 2 222 28 4 V 0 7 取置信水准 P 0 95 k 2 6 K 型热电偶在 1000 扩展不确定度 扩展不确定度为 U kuc 2 28 4 56 8 V 14 换算成温度为 U 1 4 k 2 II 级 K 型热电偶在 1000 允许误差为 7 5 扩展不确定度为 U 1 6 扩展不确定 度约为允许误差的五分之一 完全可以开展 II 级 K 型热电偶的检定工作 7 二等铂铑 10 铂热电偶标准装置的扩展的不确定度 在上述中去掉u e被 项就可得到二等铂铑 10 铂热电偶标准装置的扩展的不确 c 定度 4 5 V 0 5 2 2 3 2 2Ac uEuCEuCu 标 标 扩展不确定度为 U kuc