工作用铂铑-10-铂热电偶检定结果的不确定度评定

1、工作用铂铑 10-铂热电偶检定结果的不确定度评定1 概述1.1 测量依据：JJG141-2013工作用贵金属热电偶检定规程。1.2计量标准： 计量标准器为一等标准铂铑10-铂热电偶，温度范围（419.5271084.62）2 检定对象工作用铂铑 10-铂热电偶，检定点及最大允许误差见表 D.1表 D.1 检定点及最大允许误差 单位为摄氏度检定点I 级级419.527（锌点）1.01.5660.323（铝点）1.01.51084.62（铜点）1.01.5铂 铑 10- 铂 热 电 偶 各 检 定 点 的 微 分 热 电 势 为 ： =9.64 V / ， =11.80 V /，=10.40 V

2、/ 3 测量标准及设备3.1 标准器标准器为一等标准铂铑 10-铂热电偶，主要技术指标如表 D.2。表D.2 计量标准器技术指标标准名称测量范围技术指标一等标准铂铑 10-铂热电偶（419.5271084.62）U= （0.4 0.6）， k=2.853.2 电测设备数字多用表，测量范围（ 0100）mV，分辨力 0.1 V，MPE：（ 0.005%读数 +0.002%量程）。4 测量方法将一等标准铂铑10-铂热电偶（以下简称标准热电偶）和工作用铂铑10-铂热电偶（以下简称被检热电偶）捆扎后放入管式热电偶检定炉，用双极比较法在锌点(419.527)、铝点（660.323）、铜点（1084.62

3、）三个固定点进行检定/校准。级工作用铂铑10-铂热电偶测量次数不少于4次，级工作用铂铑10-铂热电偶测量次数不少于2次。其顺序为标准 被检1 被检1 被检n，然后按相反的顺序回到标准，分别计算算术平均值，得到标准和被检热电偶的示值。5 测量模型=+()式中：被检热电偶在各检定点上的热电动势 (mV )。被检热电偶测得的热电动势算术平均值 (mV )。标准热电偶证书上给出的热电动势值 (mV)。检定时标准热电偶测得的热电动势算术平均值 (mV )。和是用一台数字多用表同一条件下测得，故两组测量数据具有相关性，根据不确定度传播率得到：=灵敏系数： =1 =1 =1相关系数：=（-11）6 标准不确

4、定度评定主要不确定度来源：测量重复性、标准器、电测设备、分度重现性、多路开关、参考端、炉温变化等影响量。6.1 测量重复性引入的不确定度分量，用 A类方法进行评定。因在三个温度点检定时， 测量重复性情况大致相同， 故对其在任一检定点进行重复性分析，可代表其在其他温度点重复性情况，现以 1084.62 点测量为例分析。用一等标准热电偶作为标准检定 I 级热电偶。测得工作偶的五组每组 10 个重复性试验数据，合并样本标准偏差为： = 0.46 V实际测量以 4 次测量值的平均值作为测量结果， 所以=4=0.23V 得标准偶的五组每组 10 个重复性试验数据，合并样本标准偏差为： = 0.45 V实

5、际测量以 4 次测量值的平均值作为测量结果， 所以=4=0.22V。电测设备的测量分辨力为 0.1 V，由其引入的不确定度分量 =0.1 V /23=0.029 V，与、相比很小，只考虑重复性引入的不确定度分量，为：=0.32 V 6.2 标准热电偶引入的不确定度 ，用 B 类方法进行评定。一等标准铂铑 10-铂热电偶在（ 419.5271084.62）范围的扩展不确定度为：U=（0.40.6 ）k=2.85，因此其对应的标准不确定度为 u1=（0.140.21 ），经计算 =0.14/ =1.35 V、=0.166/ =1.73 V、=0.21/ =2.47 V。6.3 电测设备对被检偶引入

6、的标准不确定度 ,用 B 类方法进行评定。测量仪器数字多用表，量程范围（ 0100） mV，其年允许基本误差为（0.005%读数+0.002%量程），区间半宽度 a 为（0.005%读数 +0.002%量程），按均匀分布处理， k= 3 , u2 (t)=a/ 3 ,测量值近似取检定温度点的分度值，铂铑 10-铂热电偶在三个检定点分度表上的热电势分别为： 3.447 mV ，5.860mV，10.575 mV，经计算得：=1.26 V、=1.33 V、=1.46 V。6.4 电测设备对标准偶引入的标准不确定度 ,用 B 类方法进行评定。标准热电偶与被检偶同分度号， 用同一数字多用表测量， 评估

7、算法同6.3，经计算得：=1.26 V、=1.33 V、=1.46 V。6.5 分度复现性引入的标准不确定度 ,用 B 类方法进行评定。检定时因两次捆扎装炉和炉子温场的变化给测量结果带来影响， 这些影响主要表现在两次分度测量的差值上。由规程 7.3.6.4 可知， 两次分度测得的数值允差分别为 3 V 和 5 V，即测量值的变化区间为 3 V 和 5 V，则区间半宽度a 为 1.5 V 和 2.5 V，按均匀分布处理，k= 3 ，得 =1.5 V / 3 =0.87 V =1.5 V / 3 =0.87 V、=2.5 V / 3 =1.45 V6.6 测量回路寄生电势引入的标准不确定度 ,用

8、B 类方法进行评定。转换开关各路之间最大寄生电动势之差小于 0.4 V.标准热电偶与被检热电偶测量回路因寄生电动势差变化带来的影响小于0.4 V, 取区间半宽度 a 为 0.4 V，按均匀分布处理， k= 3 , 得 =a/ 3 =0.23 V。6.7 热电偶参考端温差引入的标准不确定度 ，用 B 类方法进行评定。由经验和试验可知： 热电偶参考端在同一冰点恒温温器内， 各路之间的最大温差不大于 0.05，取区间半宽度 a 为 0.05，铂铑 10-铂热电偶在冰点的微分热电势为 5.40 V /：温差换算为电势值为 0.27 V，按均匀分布处理， k= 3 , 得： =0.27 V / 3 0.

9、16 V。6.8 炉温变化引入的标准不确定度 ，用 B 类方法进行评定。本规程第 7.3.6.2 双极比较法规定，检定热电偶时炉温变化应小于 0.1 /min，设每次测量标准与被检偶时的炉温变化差不超过 0.1，区间半宽度 a ,0.05 ，按均匀分布处理，k= 3，得 =0.05/ 3 =0.029，得 =0.029/ =0.28 V、=0.029/=0.30 V、=0.029/=0.34 V。7 合成标准不确定度标准不确定度分量 、 、 、 、 、 彼此独立不相关，且灵敏系数为 1。引入 、 两不确定度分量的两个输入量和强相关，变化会使E标等量变化，则两者的相关系数估计为：，=XX1因为

10、、两不确定度分量大小相等，且正强相关，相关系数为1，两个分量的灵敏系数都为 1，但符号相反，因此由 、及协方差引入的不确定度相互抵消。合成标准不确定度变为：=影响各温度点检定结果的不确定度分量及评估值列于表D.3表 D.3 标准不确定度汇总不确定度分量不确定度来源标准不确定度V相关系数灵敏系数标准不确定度ci/V测量重复性0.32010.32标准热电偶1.35 1.73 2.48011.35 1.73 2.48电测仪器1.261.33 1.4611111.261.33 1.46电测仪器1.261.33 1.46-1-1-1-1.26-1.33 -1.46分度复现性0.870.871.45010

11、.870.871.45寄生电势0.23010.23参考端温差0.16010.16炉温变化0.280.300.34010.280.300.34锌点的合成标准不确定度为:=V1.68V(0.174)铝点的合成标准不确定度为 :=V2.01V(0.193)铜点的合成标准不确定度为:=V2.92V(0.247)8 扩展不确定度:按包含概率 p=0.95，取包含因子 k=2，扩展不确定度 U=k ，得: 锌点 :U=2x0.174 0.35 ，k=2; 铝点 :U=2x 0.193 0.39 ，k=2; 铜点 :U=2x 0.247 =0.49，k=2。9 测量不确定度评定结果的说明从上述测量不确定度评定条件和结果可以看出，检定结果的扩展不确定度(k=2)在检定