基于蒙特卡罗法的K型热电偶测量不确定度评定-论文.pdf

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1、量至定鏖UNCERTAJNTYOFMEASUREMENT基于蒙特卡罗法的K型热电偶测量不确定度评定张洪俊(攀钢集团研究院有限公司钒钛资源综合利用国家重点实验室，四川攀枝花617000)[摘要]根据ISO／IEC发布的《Guide98：测量不确定度》补充件1规定，采用蒙特卡洛法(MCM)对K型热电偶测量不确定度进行了评定。利用MATLAB软件对测量电动势概率密度函数进行蒙特卡洛随机采样并采用JJG35l一1996《工作用廉金属热电偶》检定规程所建立的数学模型进行数据分布传递，确定了输出量温度误差的概率密度函数，从而计算出温度误差的估计值、标准不确定度以及指

2、定包含概率下的包含区间，实现了测量不确定度的评定。[关键词]计量学；热电动势；温度误差；MATLAB[中图分类号]TGll3．12[文献标志码]B[文章编号]1002—1183(2014)O4—0060—03在国内对于热电偶及热电阻的不确定度评布一周，并处于垂直标准热电偶同一截面上。当定⋯，多采用基于不确定度传递律的GUM法进炉温升到检定点温度，炉温变化小于0．2℃／min行评定。特别是2008年推出了基于蒙特卡罗法时，自标准热电偶开始，依次测量各被检热电偶的不确定度评定方法后(补充件1)，国内许多的热电动势。学者开始了相关的评定方法的研究¨2J。蒙特卡

3、罗测量步骤：经外观检查合格的新制K型热电进行随机抽样时须进行lO～10。次抽样实验从而偶，在800~C退火2h后，随炉冷却至250~C以下，并在此条件下进行试验。由低温向高温逐点建立随机矩阵，因此本文利用MATLAB软件进行升温，在400cc、600oC、800℃三点测量标准与了K型热电偶测量不确定度评定的MCM研究。被检热电偶的热电动势，每支热电偶读数不应少1材料与方法于4次，本文针对400。C时的热电偶电动势进行仪器和材料：ZJ一2E型热工全自动检定系了10次测量读数，进行了被测热电偶400。C时统，SRJK一3—12型管型电阻炉，长度为的不确定度评

4、定，600。C和800。C的不确定度评600mm，加热管内径为40mm，2000型数字多用定与400。C的评定方法类似，不再赘述。表，铂铑lO一铂标准热电偶，镍铬一镍硅热电偶2实验数据分析(长度不小于750mm，电极直径为1．0ram)。测2．1测量模型量时的参考端温度为20．0。C，引入补偿电动势，根据JJG35l一1996《工作用廉金属热电偶》400。C时的被测热电偶的补偿电动势为的规定，热电偶热电动势误差△e按式(1)计0．7981mV。算，热电偶示值误差按式(2)计算，公式(3)测量原理：在管式炉中将待测的K型热电偶为公式(1)和公式(2)化简后

5、的温度误差J。和标准铂铑10一铂热电偶捆扎成圆形一束，被检Ae=被+·s被+e#b—e分(1)热电偶的测量端围绕标准热电偶的测量端均匀分[收稿日期]2013—02—25[作者简介]张洪俊(1980一)，女，四川金堂人，工程师，毕业于成都信息工程学院，从事计量技术研究和实验室设备维修工作。·60·IndustrialMeasurement2014VOI．24No．4UNCERTAINTYOFMEASUREMENT测I‘，量三E不，_’确Hill定J●一度J层，^、At=Ae／s被(2)熵原理，设定满足正态分布N(3．1445，式中：被为被检热电偶热电动势测

6、量平均值；e证0．00052)。为标准热电偶证书上查得的标准热电偶热电动势(3)标准热电偶证书上查得的标准热电偶热值；为标准热电偶热电动势测量平均值；e补为电动势值e证采用测量时冷端不为0。c时被测热电偶引入补偿标准热电偶证书上给出的校准值为电动势；e仆为分度表上查得的被检热电偶的热电3．1438mV，不确定度为0．023％，根据最大信息动势值，其值为16．397mV。At为由热电偶热电熵原理，设定e证满足t分布t(3．1438，动势误差△e换算的温度误差；s标、s被为分度表0．000232)，但是由于校准证书中没有给出自由上查得的标准、被检热电偶的微分

7、热电动势值，度因此设定为无穷大，则e证满足正态分其值分别为标=9．57X10～mV，被=42．24X布N(3．1438，0．000232)[53。10～mV。2．3基于MCM分布的传递及计算将(1)式代入(2)式可得温度误差的测量利用蒙特卡罗传递分布概率分布，利用模型：MATLAB软件进行计算，程序如下：randn("state，0)；％重置标准正态分布发△f：一+(3)被标被生器表1K型热电偶测量值及计算结果表M=1000000；％设定蒙特卡洛试验次数为10。Eal=randn(1，M)；％产生个标准正态分布的随机数，即从标准正态分布中抽样Ea=15．

8、6104+0．0126Eal；％对被的分布N(15．6104，0．01262)进