热电偶建标技术报告

1、计量标准技术报告计量标 准名称二等铂铑10-铂热电偶标准装置建立计量标准单位 计量标准负责人 筹建起止日期计量标准考要求字迹工整。1. 申请建立计量标准应填写?计量标准技术报告 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?用电脑打印或墨水填写，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

2、 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、概述工业热电偶、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工业热电偶热电阻自动检定系统的组成如图所示。1、检定热电偶如图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；铜导线的另一端接测温元件自动检定装置测控仪以下简称的标准±E输入端；测控仪通过检测开关把

3、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与电脑通讯；而电脑通过内置的 D/A卡经过测控仪，触发测温元 件自动检定装置伺服器以下简称伺服器的可控硅输出以到达控制检定炉的温度。系统以电 脑为中心，在ITVS2000系统软件的支持下，整个形成一个闭环控制回路。电脑通过内置的D/D卡控制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：当炉温控制到达设定点要求时，电脑控制D/D卡循环切换测控仪的检测开关；每切换一个检测开关的同时，电脑控制数字万用表

4、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1T检测标准热电偶一通道P检测被检偶一 一通道3T检测被检偶二-一通道XT检测被检偶X，通道1T检测标准热电偶通道2T检测被检偶一 通道3T检测被检偶二J通道XT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、组成、选用的计量标准器及主要配套设备计量标 准 器名称型号测量范围不确定度准确 度等级或取大 允许误差制造厂及 出厂编号检定 证书号二等铂铑10-铂 热电偶二等铂铑10-铂 热电偶数子万用表主 要 配

5、 套 设 备高温炉检定控温伺服 器测温元件检定 测控仪主机冰点槽三、计量标准主要技术指标1、测量范围:3001200C2、扩展不确定度： 1.22四、实验室环境条件名称要求实际情况结论温度(20 ±) C21 2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、计量标准的量值溯源和传递框图上级计量标吃二等粕発10绥热电儂養值溯源和传喝他蜃f 环迫韜转04aM.IK410.丸"七70關詔罰CIHJ,言接ft?交祛.+会司最庐计量标准二等挣准詔鹫O粕無电僅41MS2rC-DM e

6、ru-c.tfri.oii：本公司曹器具直按比拟法工业毎廉金厲热电偶3OQf- 1300 匸【喙六、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M: 1一支作 被检血:2,按检定规程要求装入检定炉，在铝点660.323C待炉温到达完全稳定 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到达铝点序号X i123456平均X660.323C，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:Xi- X(Xi- X )2136.8910-8 3.24氷0-810.89 10-8 17.64 10-830.25 10-828.09 10-82(Xi

7、X)136.893.24 10.89 17.64 30.25 28.0910 86.7379 10 4S=6.7379 10-4 4).0104 = 0.06489C重复性最大值为0.06489C小于02C符合要求。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 C待炉温到达完全稳定后测得被检热电偶数据米集如下表:时间/月检定值m V123456最大温度变化值稳定性最大温度变化 值为C小于1.2C符合要求。八、测量不确定度平定1、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：将标准热电偶与被检工作用

8、K型热电偶置于检定炉中，采用双极比拟法，在检定点为400C、600C、800C、1000C、1200C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 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5C;检定炉工作温场内任意两点温差不大于1C;每支热电偶循环读数 4次；测量时炉温变化不大于 ±).25C; 冰点恒温器内温度为0.0 ±.1C ;数字电压表要求的环境温度为23±jC。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用双极法检定时，被检热电偶在各检

9、定点上的热电动势E被，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'=1C2= E 被(t)/E标=38.0383.22411.798C3= E 被(t)/E标'38.0383.22411.7984 输入量的标准不确定度评定 标准偶传递引起的不确定度u(

10、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 C 置信水平k=2.68,正态分布u(E标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 C,重复进行6次测量数据如下：次数123456平均值测量值mVUan(XiX)2i 1n(n 1)57.32 10 830那么由此引起的A类标准不确定度为:=0.12卩 V输入量E被'勺标准不确定度uE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 KEITHLEY200

11、0 在 0 100mV 的准确度为 ±0.005%rdg+0.003%F.S，在测量 1000C 时，数字多用表 KEITHLEY2000的允许根本误差为：5.05卩V按均匀分布考虑，那么电 测设备引起的标准不确定度为：uE 被 1' 3 =2.9叮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卩，按均匀分布得到此项的标准不确定度为：uE 被2' =1/3=0.6叮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 0.25C /2=0.12 C,按均匀分布得到此项的标准不确定度为:uE被3' 3=0.07 C 相当于2.9 叮

12、d炉温度场均匀性带来的不确定度±C，按均匀分布得到此项的标准不确定度为uE被4' =1/勺'3e被检热电偶参考端0 °C 不确定带来的不确定度±0.1 C，按均匀分布得到此项的标准不确定度为uE被5'： 3那么输入量E被啲标准不确定度 uE被'为：u2 E 被 3'U2 E被 4 U2| 2 2u(E 被')=.U2 E被 1'U2 E被2'输入量E标'勺标准不确定度uE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， 为：测量设备数字多用表 KEITHLEY2000 在0100

13、mV 的准确度±0.005%rdg+0.003%F.S，在测量1000C时,数字多用表的允许根本误差为：3.5卩糠均匀分布考虑，那么电测设备引起的标准不确定度为：uE 标 1' 3 =2.0叮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卩，按均匀分布得到此项的标准不确定度为：uE标2' =1/、3c标准热电偶参考端0 C 不确定带来的不确定度±0.1 C，按均匀分布得到此项的标准不确定度为uE标3'' 3d检定炉工作温场的不均匀性引入的B类标准不确定度为u W-1 C 11.798 V / CuE 标4'

14、;23.406 Vv3那么输入量 E标 '的标准不确定度 uE标' 为：uE标'=2 2 22U2 E 标1U2 E标 2 U2 E 标 3，2E 标4.°卩 V输入量S标、S被的标准不确定度 uS标卜uS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。序号不确定度分量来源类别估计分布标准不确定度值自由度Vi符号量值叮1标准偶传递引起的 不确定度B正态ue 标2电测设备引起的B均匀ue 被 13转换开关寄生热电势带来的B均匀ue 被 24检定炉温变化、波

15、 动引起的B均匀ue 被'ue 被 35炉温均匀性带来的B均匀ue 被 46热电偶参考端温度 不均引起B均匀ue 被 57电测设备引起的B均匀ue 标 1'8转换开关寄生热电 势带来的B均匀ue 标 29热电偶参考端温度 不均引起B均匀ue 标'ue 标 310炉温均匀性带来的B均匀ue 标 410被检偶重复性Aua?5. K型热电偶在1000 C的合成标准不确定度 ?以上各不确定度分量互不相关，那么合成标准不确定度为:UcI：C1u E 被C22 2 2=3.224 2.2 1 24.3 3.224 42 2 2 u E 标C3 u E标u a20.12=28.4 叮

16、=0.7 C取置信水准P=0.95, k=26. K型热电偶在1000C扩展不确定度扩展不确定度为 U=ku c =2 X 28.4=56.8 卩V换算成温度为：U=1.4 C, k=2II级K型热电偶在1000 C允许误差为7.5C，扩展不确定度为U=1.6 C,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ue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定c、 2 22度 UcC2 u E标 C3 u E标 Ua =4.5卩 V=0.6扩展不确定度为 U=ku c =2 X 4.5=9.0卩V =d.0 k=2九、计量标准测量不确定度验证用两支编号为2004-176和2004-177有合格证书的二等标准热电偶进行比对 试验。检定时一支作标准(2004-176)一支作被检2004-177，检定锌、铝、铜三 个固定点,检定完后，将被检的热电偶的检定结果和该热电偶送上级计量部门检定 的结果进行比拟。在本装置上检定的结果为a,上级部门检定的结果为b,按要求求 出被检热电偶两组检定结果的最大差值。I a- b | < A 修正后 A=U)检定点锌铝铜上级检定结果(