箱式电阻炉校准结果的不确定度分析

＊刘颖 于娅鸽

（渭南市计量测试所 陕西 714000）

箱式电阻炉校准结果的不确定度分析

＊刘颖 于娅鸽

（渭南市计量测试所 陕西 714000）

箱式电阻炉广泛用于国计民生的各个行业，定期对其进行校准并对校准结果进行分析，能够较好的保证其数据的可靠。本文结合日常校准的经验，详细描述箱式电阻炉校准结果的不确定度分析。

箱式电阻炉；温度校准；误差测量；不确定度分析

引言

箱式电阻炉作为一种常见的高温加热设备，广泛应用于仪表、化工、科研等各个行业，实验室定期进行箱式电阻炉的校准是保证其安全准确运行的保证。对箱式电阻炉的校准目前多依照JJG1376-2012《箱式电阻炉校准规范》进行，本文结合实例，描述箱式电阻炉校准结果测量不确定度分析的详细过程。

1.校准方法

以容积不大于0．15m3的箱式炉为例。将温度校准装置中热电偶的测量端捆扎在金属测温架上然后，将金属测温架放置到炉内测温区内升温。炉温均匀度是在各测温点上测得的最高、最低实际温度分别与中心点实际温度之差，下面对炉温均匀度测量结果分别进行不确定度评定。

2.测量模型

式中：△θ+，△θ－——炉温均匀度，℃

tpmax——式（1）求得的各测温点实际温度的最大值，℃；

tpmin——式（1）求得的各测温点实际温度的最小值，℃；

tp——式（1）求得的中心点的实际温度，℃。

3.合成方差和灵敏系数

在式（1）、式（2）中，tpmax、tp、tpmin互为独立，因而得：

故

4.各测温点上最高实际温度与中心点实际温度之差的不确定度计算

(1)各测温点上最高实际温度tpmax引入的不确定度

①各测温点上最高实际温度tpmax重复测量引入的不确定度u(tpmax)

将箱式电阻炉校准温度上升为1000℃时，读取数字温度指示仪上在最高平均值的测温点的温度值，共计20次，分别为tpm1，tpm2，…，tpm20，平均值记为tpm。测量值及计算结果如下表所示。 （单位：℃）

组数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10测量值 1005.3 1005.9 1006.6 1007.1 1007.8 1008.4 1009.1 1008.9 1008.7 1008.2组数 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20测量值 1007.9 1007.6 1007.3 1006.9 1006.6 1006.3 1006.1 1005.9 1005.6 1005.4 tpm=1007.08 ℃s(tpm s )(tp=m)=∑i n=1 (tpn mi --1 tpm)2=1.20℃

②温度校准装置（数字温度指示仪）修正值引入的不确定度u(tx1)

根据我所向省级计量检定机构溯源的校准证书结果，数字温度指示仪修正值的扩展不确定度0．8℃（k=2）,标准不确定度为：

输入量tpmax的合成不确定度u(tpmax)为∶

平均值的标准不确定度：

(2)中心点的实际温度tp引入的不确定度u(tp)

①中心点的实际温度tp的重复测量引入的不确定度u(tpk)在箱式电阻炉校准温度为1000℃时，读取中心点的温度值,共计20次，分别为tpk1，tpk2，…，tpk20，其平均值记为tpk。测量值及计算结果如下表所示，属A类不确定度分量，服从正态分布。 （单位：℃）

组数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10测量值 1003.6 1004.0 1004.1 1004.4 1004.6 1004.9 1005.2 1005.4 1005.7 1006.1组数 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20测量值 1006.3 1006.6 1006.8 1006.6 1007.3 1007.0 1006.7 1006.3 1005.9 1005.5 tpk=1005.67 ℃s(tpm s)(tp=m)=∑i n=1 (tpn mi --1 tpm)2=1.08 ℃

②数字温度指示仪修正值引入的不确定度u(tpd)

根据4．1．2可知，数字温度修正值引入的不确定度为u(tpd)=0．4℃

中心点的实际温度tp的合成不确定度u(tp)为∶

平均值的标准不确定度：(3)合成标准不确定度

(4)测量结果的扩展不确定度

取k=2，则U=kuc=2×0．58℃=1．2℃

(5)标准不确定度分量汇总表

箱式电阻炉校准温度为1000℃时，标准不确定度分量汇总如下表所示：

序不确定度的来源 类 标准不确 灵敏号别 定度/℃ 系数1 u(tpmax) tpmax引入的不确定度u(tpmax) 0.36 1.1 u(t) tpmax重复测量引入的不确A 0.26pmax1定度 1 1.2 u(t) 温度校准装置修正值引入B 0.4x1的不确定度2 u(tp) tp引入的不确定度u(tp) 0.46 1.1 u(t) tp的重复测量引入的不确A 0.23pk定度 -1 1.2 u(t) 温度校准装置修正值引入B 0.4pd的不确定度

5.各测温点测得的最低实际温度与中心点实际温度之差的不确定度

(1)各测温点测得的最低实际温度引入的不确定度

①各测温点测得的最低实际温度重复测量引入的不确定度

在箱式电阻炉校准温度为1000℃时，读取数字温度指示仪在得到最小平均值的测温点上的温度值，读取20次，分别为为t'pm1,t'pm2,…,t'pm20，其平均值记为t'pm。测量值及计算结果如下表所示。

②数字温度指示仪修正值引入的不确定度U(tx2)

根据4．1．2可知，数字温度修正值引入的不确定度为U(tpd)=0．4℃

各测温点测得的最低实际温度tpmin的合成不确定u(tpmin)为：

各测温点测得的最低实际温度tp引入的不确定度u(tp)与4．2的相同：u(tp)=0．46℃；

(3)合成标准不确定度

(5)标准不确定度分量汇总表

箱式电阻炉校准温度为1000℃时，标准不确定度分量汇总如下表所示：

（单位：℃）组数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10测量值 997.6 998.5 999.3 1000.9 1001.5 902.3 1001.1 1001.4 1001.7 1002.1组数 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20测量值 1002.0 1002.9 1003.3 1003.7 1004.0 996.4 996.9 1002.7 1002.2 1001.8 t'pm=1001.81℃∑n(t′pmi-tp′m)2sS((t t′pm' p) m=)=i=1 n-1=1.60℃

平均值的标准不确定度：(2)各测温点测得的最低实际温度tp引入的不确定度u(tp)

(4)炉温均匀度测量结果的扩展不确定度

取k=0，则U=kuc=2×0．7 ℃=1．4 ℃；

序不确定度的来源 类 标准不确 灵敏号别 定度/℃ 系数ci 1 u(tpmin) tpmin引入的不确定度u(tpmin) 0.54 1.1 u(tpmin1) tpmin重复测量引入的不确定度 A 0.361 1.2 u(tx2) 数字温度指示仪修正值引入的不确定度 B 0.4 2 u(tp) tp引入的不确定度u(tp) 0.46 -1

[1]张弓．小型箱式电阻炉检测方法分析[J]．中国计量,2012．1．

[2]武进福．箱式电阻炉校准方法探究[J]．仪器仪表标准化与计量,2014．3．

[3]JJG1376-2012《箱式电阻炉校准规范》．

刘颖（1986～），女，渭南市计量测试所，研究方向：计量管理和计量检定。

(责任编辑牛玉娟）

Uncertainty Analysis of Chamber Electric Furnace Calibration Result

Liu Yin, Yu Yage
（Weinan Measurement and Testing Institute, Shanxi, 714000）

Chamber electric furnace is widely used in various industries of national economy and people's livelihood and regularly taking calibration and taking analysis of the calibration results can better guarantee the data is reliable. In this paper, combined with the experience of the daily calibration, it takes detail description of the uncertainty analysis of chamber electric furnace calibration results.

chamber electric furnace；temperature calibration；error measurement；uncertainty analysis

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