工业热电阻自动测量系统结果不确定度评定实例

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1、工业热电阻自动测量系统结果不确定度评定实例用于检定工业热电阻的自动测量系统,根据国家计量检定规程(JJG229—1998)对不确定度分析时可以在0℃点,100℃点,现在A级铂热电阻的测量为例.B1冰点(0℃)B1.1数学模型,方差与传播系数根据规定,被检的R(0℃)植计算公式为R(0℃)=Rt=R=R-0.00391R(0℃)×=R-0.391×=R-0.39式中:R(0℃)—被检热电阻在0℃的电阻值,Ω；R—被检热电阻在0℃附近的测得值，；R(0℃)—标准器在0℃的电阻值，通常从实测的水三点值计算，；R—标准器在0℃附近

2、测的值，。上式两边除以被检热电阻在0℃的变化率并做全微分变为dt=d+d=dt+dt+dt将微小变量用不确定度来代替，合成后可得方差u=u+u+u（B-2）此时灵敏系数C=1，C=1，C=–1。B1.2标准不确定分量的分析计算B1.2.1u项分量该项分量是检热电阻在0℃点温度t上测量值的不确定度。包括有：a)冰点器温场均匀性，不应大于0.01℃，则半区间为0.005℃。均匀分布，故u==0.003℃其估计的相对不确定度为20﹪，即自由度=12，属B类分量。b)由电测仪表测量被检热电阻所带入的分量。本系统配用电测仪表多为6位

3、数字表（K2000，HP34401等），在对100左右测量时仍用100挡，此时数字表准确度为100×10×读数+40×10×量程对工业铂热电阻Pt100来说，电测仪表带入的误差限（半宽）为=±（100×100×10+100×40×10=±0.014化为温度：=±0.036℃该误差分布从均匀分布，即u==0.021℃估计的相对不确定度为10﹪，即=50，属B累类分量。c)对被检做多次检定时的重复性本规范规定在校准自动测量系统时以一稳定的A级被检铂热电阻作试样检3次，用极差考核其重复性，经实验最大差为4m以内。通道间偏差以阻值

4、计时应不大于2m，故连同通道间差异同向叠计在内时，重复性为6m，约0.015℃，则u==0.009℃=1.8,属A类分量。d)被检热电阻自然效应的影响。以半区间估计为2m计约5mK。这种影响普遍存在，可视为两点分布，故u==5mK估计的相对不确定度为30﹪，即=5，属B类分量。B1.2.2u项分量标准器以实测的R值进行计算，故该误差分量以二等铂电阻温度计检定规程中规定在检定过程中的R的允许变化不超过5mK来计入。半区间为2.5mK。呈正态分布，即u==0.97mK自由度为=∞，属B类分量。B1.2.3u项分量该分量是使用标

5、准器测量过程中引入的，包括：a)电测仪表测量标准器R时引入的标准铂电阻与被检热电阻用同一电测仪表，使用的是100挡，此时数字表的准确度为100×10读数+40×10×量程而标准器为了排除不同电测带入的系统误差和标准器因应力等引起R值的变化，要求用同一电测测量其R值和R值，以比值W=来计算实际温度，此时如以电测仪器的准确度分别计算对R、R的项贡献是不对的，这两项值相关。推导如下：W=全微分，得dW=dR－dR（B-3）对微小变量dR、R的计算可以电测仪器的指标及dR、R值计入式（B-3）变为=-=WW=（1-W）/R（B-4

6、）所以用比值W计算时，点测仪器对标准电阻测值引入的极差（以标准铂电阻温度计的典型值计，也可套用某支具体标准铂电阻温度计值）为==6.38×10换算成温度==1.6℃。此值为半区间，服从均匀分布，即u==0.001mK估计的相对不确定度为10﹪，即=50，属B类分量。b)标准铂电阻温度计的自然影响按二等标准铂电阻温度计检定规程，它的自然允许值不应大于4mK。按均匀分布，一半区间计入，即u==1.2mK对此估计的相对不确定度为20﹪，即=12，属B类分量。a)标准铂电阻温度计计算温度的计算误差根据ITS-1900，其内插公式的

7、非惟一性为1mK,可按两点分布对待且可靠程度很高故u==0.5mKB1.3冰点的标准不确定度分量一览表表B-1冰点的标准不确定度分量一览表序号来源类别灵敏系数标准不确定度/mK分布自由度1234u1.1u1.2u1.3=S单u1.4温场均匀性电测测被检引入检定重复性被检自热影响BBAB132195均匀均匀t两点12501.855u2标准器不确定度B10.97正态∞567u3.1u3.2u3.3电测测标准引入标准器自热公式计算BBB-10.0011.205均匀均匀两点5012∞B1.4冰点的合成的标准不确定度，有效自由度与包

8、含因子u==558.6u==40.46取，t(40)=2.02B1.5冰点的检得结果扩展不确定度u95=2.02×23.6=47.7mK，取0.05℃B2100℃B2.1数学模式、方差与灵敏系数根据规程，被检工业铂电阻R100的计算公式为R（100℃）=Rb-0.379×=Rb-0.379(B-5)式中