热电偶测量度的不确定度评定.doc

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1、MX-100热电偶法测量温度的不确定度评定一、概述采用热电偶法测量样品的温度，在GB8898、GB4943等安全标准中都有具体的规定。热电偶法测量样品的温度的测量原理方框图如下：MX-100温度测量仪J型热电偶EUT热电偶法测量样品的温度是将热电偶粘帖在试验样品相关部位表面，通过热电偶产生一定的电动势传输到MX-100温度测量仪变换并显示出相对应的温度值。二、不确定度来源分析1．温度测量的读数重复性误差。2．温度数据采集系统读数分辨力引起的误差。从MX-100温度测量仪说明书中查到其测量误差为：读数的±0.05%+0.7℃；所以δ1=（测量温度值）×0.05%+0.7（℃）3．热电偶准确度的误

2、差。热电偶为J型精密级，产品规格书上列出温度测量范围在（0-300℃）内误差为±1.0℃；所以δ2=±1.0（℃）4.温度数据采集系统误差。从MX-100温度测量仪的2011年校准证书为±0.3%，k=2；所以δ3=（测量温度值）×0.3%5.粘帖热电偶瞬干胶的误差。用于粘帖热电偶的瞬干胶的导热性的影响，再加上瞬干胶的供应商无法提供其导热系数或不确定度。根据实践经验现取：δ4=±1.0℃一、数学模型MX-100型温度数据采集系统是直接读数，模型为T=t二、测量不确定度分量1.读数t的不确定度分量试验样品工作温度在达到稳定状态后，用MX-100温度测量仪对电源变压器初级线圈某点的温度进行11次的

3、重复测量；测量的结果见表1所示:表1在重复性条件下的测量值次数1234567891011温度100.2100.1100.2100.2100.0100.0100.0100.0100.2100.1100.2温度在重复性条件下进行测量的最佳估计是在重复测量值的平均值，见下式(1)：1nT=Ti（1）ni=1从表1中的数据代入式（1）中得T=100.1℃平均温度的实验标准差公式为：1ns(T)=(T-T)2(2)n(n-1)i=1平均温度的不确定度为重复测试的实验标准差，将表1中数据代入式（2）中得：μ0=s(T)=0.008℃自由度γ0=n-1=11-1=10灵敏系数c0=1不确定分量μ1的标准不确

4、定度为：μ0（T）=c0×μ0=0.008℃1.MX-100温度测量仪的示值的不确定度分量由于测量的温度平均值T=100.1℃，则δ1=100.1×0.05%+0.7（℃）=0.75℃。假设示值误差服从均匀分布，取k=31/2;其示值的不确定度为：μ1=δ1/31/2=0.431℃假设相对的标准不确定度为10%，自由度γ1=1/2(0.1)-2=50灵敏系数c1=1不确定分量μ1的标准不确定度为：μ1（T）=c1×μ1=0.43℃2.热电偶误差的不确定度分量假设热电偶误差服从均匀分布，取k=31/2;其示值的不确定度为：μ2=δ2/31/2=0.577℃假设相对的标准不确定度为10%，自由度γ

5、2=1/2(0.1)-2=50灵敏系数c2=1不确定分量μ2的标准不确定度为：μ2（T）=c2×μ2=0.58℃3.温度测量仪的校准不确定度对样品某点的重复测量的温度平均值T=100.1℃，所以δ3=100.1×0.3%=0.3℃μ3=δ3/k=0.15℃假设相对的标准不确定度为10%，自由度γ3=1/2(0.1)-2=50灵敏系数c3=1不确定分量μ2的标准不确定度为：μ3（T）=c3×μ3=0.15℃1.粘帖热电偶瞬干胶的不确定度假设粘帖热电偶瞬干胶引起的误差服从均匀分布，取k=31/2;其粘帖热电偶瞬干胶的不确定度为：μ4=δ4/31/2=0.577℃假设相对的标准不确定度为10%，自由

6、度γ4=1/2(0.1)-2=50灵敏系数c4=1不确定分量μ4的标准不确定度为：μ4（T）=c4×μ4=0.58℃二、标准不确定度评定一览表标准不确定度分量μi不确定度来源误差量概率分布分布系数k标准不确定度μi（T）灵敏系数ci自由度γiμ0重复性--正态31/20.008℃110μ1仪器示值误差读数的±0.05%+0.7℃正态31/20.43℃150μ2热电偶误差±0.8℃正态31/20.58℃150μ3温度测量仪校准±0.3%正态20.15℃150μ4粘帖热电偶瞬干胶±1.0℃正态31/20.58℃150一、合成标准不确定度的评定μc=μ02+μ12+μ22+μ32+μ42=0.938

7、℃二、扩展不确定度的评定1.μc的有效自由度γeff的计算：μc4γeff==148.13μ04μ14μ24μ34μ44++++γ0γ1γ2γ3γ4γeff，取置信概率p=0.95,查t分布表得到k=1.960（见JJF1059－99第24页）2.扩展不确定度的Ur计算U=kμc=1.83848℃三、测量结果的报告样品的温度的测量结果为（100.1±1.8）℃，γeff=148,p=0.95。