二等鉑電阻溫度計標準裝置不確定度評定

摘要:文章對二等鉑電阻溫度計標準裝置不確定度進(jìn)行表示和評定，在實(shí)際運用中應注意標準、人員、環(huán)境、方法等不確定度分量的評定，不確定度是測量工作的質(zhì)量和測量結果可信賴(lài)程度的評價(jià)。按JJF1059—2012、JJG229—2010標準規定，對計量標準裝置不確定度進(jìn)行了詳細分析，并按JJF(軍工)3—2012要求對計量標準進(jìn)行了重復性和穩定性考核，最后給出了計量標準裝置不確定度評定。本文的研究結果可以為熱工類(lèi)計量標準的不確定度評定提供一定的參考意義。
       不確定度是與測量結果相聯(lián)系的，用以表征測量分散性。不確定度用以說(shuō)明標準檢定測試水平，作為量值溯源的依據。一個(gè)測量結果，只有當知道它的測量不確定度時(shí)才有意義，才能表明該測量結果的可信賴(lài)程度。下面依托泰安磐然ZRJ-03熱工檢定系統，按照JJG229—2010《工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規程》的規定，分析二等鉑電阻溫度計不確定度來(lái)源、進(jìn)行不確定度評定。
1測量方法
       依據JJG229—2010《工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規程》的規定，采用比較法進(jìn)行測量被檢熱電阻在0℃、100℃的電阻值R0、R100。
2數學(xué)模型

3計量標準的測量器具及配套設備(表1)

4不確定度來(lái)源
       該標準裝置不確定度的主要來(lái)源有:重復測量引入的標準不確定度分量uA;恒溫槽溫場(chǎng)引入的標準不確定度分量uB2;電測設備引入的標準不確定分量uB3;熱工自動(dòng)檢測系統引入的標準不確·定度分量;標準鉑電阻溫度計引入的標準不確定度分量uB4。
5標準不確定度評定
5.1重復測量引入的標準不確定度分量uA
       選一支分度號為Pt100，編號為20048042的鉑熱電阻為被檢，使用編號為88548的二等標準鉑電阻溫度計，分別在0、100℃做6次重復測量，計算出每個(gè)溫度點(diǎn)R0、R100的算術(shù)平均值的實(shí)驗標準偏差s(x)，得出:snt=0℃=0.0004℃、snt=100℃=0.0004℃。
檢定時(shí)的實(shí)際測量次數為:N=2

5.2恒溫槽溫場(chǎng)引入的標準不確定度分量uB2
5.2.1恒溫槽溫場(chǎng)不均勻引入的標準不確定度分量uB21
       根據檢定規程的要求，檢定用標準恒溫槽溫場(chǎng)最大溫度差為0.02℃。半寬度為0.01℃，假設為均勻分布，取k=/3，則
uB21(0℃)=0.01℃/3=0.006℃
uB21(100℃)=0.01℃/3=0.006℃
5.2.2恒溫槽溫度波動(dòng)引入的標準不確定度分量uB22
       根據檢定規程的要求，恒溫槽溫場(chǎng)波動(dòng)度為0.04℃，半寬度為0.02℃，假設為均勻分布，取k=/3，則由恒溫槽溫場(chǎng)波動(dòng)引入的不確定度分量為:

5.3電測設備引入的標準不確定分量uB3
       由2000型數字多用表誤差計算公式，0℃時(shí)測得熱電阻為:(100×讀數+40×量程)10^－6Ω;100℃時(shí)測得熱電阻為:(100×讀數+10×量程)10^－6Ω，
已知R(0℃)=100Ω、R(100℃)=138.51Ω分別代入公式計算。
       將熱電阻在0℃時(shí)的電阻值帶入數字多用表誤差計算公式得:0℃時(shí)的相對電阻值URa(0℃)=(100×100+40×100)×10^－6=0.014(Ω)。
       由數字多用表測得0℃熱電阻阻值，計算出溫度變化1℃對應的熱電阻變化量ΔR(0℃)=0.39Ω/℃。再由URa(0℃)/ΔR(0℃)=0.036℃=URa(0℃)，得出熱電阻在0℃時(shí)的相對溫度URa(0℃)。
按均勻分布uB3(0℃)=0.036℃/3=0.021℃。同理UR(100℃)=(100×138.51+10×1000)×10^－6=0.024(Ω)
ΔR(100℃)=0.39Ω/℃，UR(100℃)=0.024/0.39=0.062(℃)
按均勻分布uB3(100℃)=0.062/3=0.036(℃)。
由轉換開(kāi)關(guān)引入的標準不確定度分量很小，可以忽略不計。
5.4標準鉑電阻溫度計引入的標準不確定度分量uB4
5.4.1由標準鉑電阻溫度計檢定證書(shū)給出值的不確定度分量uB41
       由上級技術(shù)機構檢定證書(shū)得知，二等標準鉑電阻溫度計的不確定度為:U99=11mK，(k=2.58)，則由標準鉑電阻溫度計引入的不確定度為:
uB41(0℃)=11mK/2.58=4.26mK=0.00426℃
uB41(100℃)=11mK/2.58=4.26mK=0.00426℃
5.4.2標準鉑電阻溫度計產(chǎn)生自熱效應引入的標準不確定度分量uB42
       由JJG160—2007《標準鉑電阻溫度計檢定規程》可知，標準鉑電阻溫度計自熱不超過(guò)4mk(0.004℃)，假設均勻分布，k=/3。
uB42=0.004℃/3=0.0023℃
5.4.3標準鉑電阻溫度計穩定性引入的標準不確定度分量uB43
       根據JJG160—2007《標準鉑電阻溫度計檢定規程》規程規定，標準鉑電阻溫度計年變化不超過(guò)10.0mk(0.01℃)。

6測量標準重復性
       選一支分度號為Pt100，鉑熱電阻為被檢，使用二等標準鉑電阻溫度計，分別在0、100℃做6次重復測量，計算各檢定溫度點(diǎn)的實(shí)驗標準偏差sn，得出:0℃、100℃時(shí)sn＜2/3uc，該標準測量重復性符合要求。
7測量標準穩定性
       由二等標準鉑電阻溫度計近五年的檢定證書(shū)可知Rtp，每?jì)赡隃y量一次，共測得3個(gè)數據，根據JJG160—2007規程規定，標準鉑電阻溫度計檢定周期內Rtp的穩定性為Δttp=10.0mk=0.01℃，測量結果均滿(mǎn)足Δt≤Δttp。該標準穩定性符合要求。
8結束語(yǔ)
       該測量標準裝置在0～200℃測量范圍，擴展不確定度為U0℃=0.05℃，U100℃=0.08℃，k=2。重復性、穩定性驗證結果均符合要求，檢定人員具備有效資質(zhì)證書(shū)，配套設備完整性能良好，技術(shù)資料齊全，環(huán)境條件適宜，符合檢定規程要求可以開(kāi)展A級及以下工業(yè)鉑、銅熱電阻的檢定工作。