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1、带传感器的温度变送器测量结果不确定度评定?88?《计测技术》2008年第28卷增刊带传感器的温度变送器测量结果不确定度评定邓念平(湖北航天计量测试技术研究所,湖北孝感432000)摘要:介绍了带传感器的温度变送器测量结果不确定度评定,以实例进行了分析,具有一定的参考价值.关键词:温度变送器;不确定度;评定1被校温度变送器和标准器1.1被校温度变送器温度变送器是一种将温度变量转换为标准化输出信号的仪表,主要包括温度传感器和信号转换器两部分,二者合为一体时称为带传感器的温度变送器.选取被校对象为0.5级的带传感器的温度变送器,其测量范围为0～200oC,输出电流为4～2
2、OmA.1.2标准器输入标准器为二等水银温度计标准装置,输出测量标准器为数字多用表1281.2测量方法将温度变送器的传感器和二等标准水银温度计插入同一恒温槽,1281的电流端与温度变送器输出端连接.在被校点温度足够稳定后,分别读取二等标准水银温度计示值和1281电流值,如此重复6次,以平均值表示测量结果.被校点为:0,50,100,150,200℃,分别对应输出电流:4,8,12,16,20mA.本例以50cc温度点为例进行评定.3数学模型,测量误差的数学模型为A1=,一[(t一)+,0]m式中:△,为温度变送器被校点的测量误差;,为温度变送器被校点实际输出电流的平
3、均值;1,n为温度变送器的输出量程;t为温度变送器的输入量程;t为标准水银温度计测量的温度平均值;t为温度变送器输入范围的下限值;,.为温度变送器输出下限值.4输入量的标准不确定度U(,)的评定,d为温度变送器在被校点的实际输出电流值,由数字多用表1281测得,影响IS(,)的分量有:输出电流测量重复性导致的标准不确定度tt(,.)和数字多用表1281测量误差导致的标准不确定度u().4.1输出电流测量重复性导致的标准不确定度"()在被校点重复测量6次,测得值分别为8.00l,8.003,8.005,8.004,8.002,8.001mA.单次测量的实验标准偏差为s
4、=√(,一Id)/(6—1),实际测量结果以6次测量平均值表示,则标准不确定度M(,d1)={:0.8A√64.2数字多用表1281测量误差导致的标准不确定度u【)1281电流测量的相对准确度△=±(100ppmR+20ppmFS),按均匀分布,包含因子=√3,读数8.003mA,则标准不确定度"(,d2)=△/√3=0.7A标准不确定度u(,d):√(,I])+M(,d2)=1.1A5输入量t的标准不确定度U(t)的评定t由插在恒温槽的二等标准水银温度计测得,影响u(t)的分量有二等标准水银温度计引入的u(t,),温度均匀性引入的u(t:),以及温度波动度引入的u
5、(t).5.1二等标准水银温度计引入的标准不确定度U(t.)//,(t)包括测量重复性和示值误差两个方面.1)测量重复性引入的标准不确定度U(t)在被校点测量6次,测得值分别为50.02,50.03,50.04,5O.03,5O.02,50.02℃,则平均值的实验标准偏差为厂————————————————一『z(t.)=^/(t.一t)/[(6一1)×6]=0.003℃2)二等标准水银温度计被校点的修正值引入的标准不确定度U(t)查二等标准水银温度计检定证书,u(t)=0.023~C.(t1)=√M(t11)+M(t12)=0.023c5.2温度均匀性引入的不确定
6、度u(t:)温度均匀性包括水平和垂直两个方面.1)恒温槽水平温差引入的标准不确定度U(t,)恒温槽工作区域水平温差不超过0.015~C,按均匀分布,k=√3.作者简介:邓念平,男,高级工程师.国防军工热学,流量计量与测试技术交流会论文专集?89?M(t21)=0.o15oc/J~=0.009~C2)恒温槽垂直温差引入的标准不确定度(t)恒温槽工作区域任意深度垂直温差不超过0.03~C,按均匀分布,=.M(t22)=0.o3oc/j3=o.017~CM(t2)=√M(t21)+u(t22):0.019~C5.3恒温槽温度波动引入的不确定度(t)恒温槽温度波动度不超过±
7、0.02~C/10rain,每个温度点连续12次读数(含读被校温度变送器6次读数)后,可能有0.O1℃的影响,按反正弦分布,=."(t3)=0.0l℃=0.007~CM()=~/u(￡1)+M(2)+"(3)=0.031~C6合成标准不确定度合成标准不确定度.=~/c(Ia)+c;"i(f)灵敏系数:学:12:—OA—I,:一一Im:一0.0125A/%Cm=——=一——=一.13ott则u.=~/cu(,)+c;u;(t)=1.2A7扩展不确定度取包含因子=2,扩展不确定度U=2u=2.4ixA各校准点测量误差的扩展不确定度分别计算,方法同上.取最大值表示,U
