试析数字温度二次仪表检定装置的测量不确定度评定
2016-05-30许俊兴
许俊兴
摘要:在现代工业生产进行测量以及控制的过程中,为直接实现对反映温度和现实温度的精准控制,数字温度二次仪表被广泛地应用。故而做好对数字温度二次仪表检定装置的测量工作具有非同凡响的意义。本文着重探讨了数字温度二次仪表检定装置测量的不确度评定,以期对数字温度二次仪表的测量准确性起到积极的促进作用。
关键词:数字温度;二次仪表;检定装置;不确定度评定
1 数字温度二次仪表的测试原理和测试方法
1.1 数字温度二次仪表的测试原理
接入数字温度二次仪表的信号输入端口,接通电源,此次数字温度二次仪表将显示出数字温度二次仪表所测量的室内温度。在所测室内温度正确且满意的情况之下,选择以起始量程着手进行增大输入信号,分别给数字温度二次仪表输入各个需要被测点温度对应的标准电量值,同时读取数字温度二次仪表所对应着的相应指示值。
1.2 数字温度二次仪表的测试方法
使用标准的直流电源以此来模拟热电偶向数字温度二次仪表输入的待测直流电压信号,使用数字温度二次仪表对配热电偶实施检定测试。4808型的多功能标准源其显示值是As,借以热电偶分度表转化为标准值是ts的温度值,被检表示值为td,被检表所对应的示值误差公式如下所示:
使用直流电阻箱来模拟热电阻对数字温度二次仪表输入相应的电阻信号,从而实现对配热电阻的二次仪表的检定工作。ZX78型号直流电阻箱其显示值是As,其经工业铂铜热电阻的分度表转换成的标准温度值是ts,被检表示值为td,被检表所对应的示值误差公式如下所示:
△t=td-ts±b (2)
其中,b为仪表对象的显示分辨力。2数字温度二次仪表检定装置的不确定度分析
2.1 描述被测量建立数学模型
示值基准法和输入基准法是JJG 617-1996所规定的对配热电偶进行检定的方法。以4808多功能标准源对应的K型热电偶SR94型数字温度二次仪表,以标称电量值法开展检定工作,其示值误差如下所示:
2.2 不确定度来源
100 mV的4808多功能的标准电源其引入不确定度分量为u1[ts]。
4808多功能的标准电源进行上级校准工作可引入的相关不确定度分量为u2(ts)。
被检测仪表的分辨力进行引入的不确定分量为u|td|。
冰点瓶和补偿导线进行引入的不确定度分量为u(te)。
3 该标准装置检定热电阻型二次仪表的不确定度分析
3.1 描述被测量建立数学模型
3.2 不确定度来源
100Ω档年的ZX78型直流电阻箱可被允许的误差限进行引入的不确定度分量为u1[ts];ZX78型的直流电阻箱其上级校准进行引入的不确定度分量为u2(ts);ZX78型的直流电阻箱其分辨力进行引入的不确定度分量为u3(ts);输入检仪表的不确定度分量为u|td|;二次引入的不确定度分量为u(△t);
3.3 不确定度评定
对Pt100的热电阻进行测温的范围为(-200~600)℃,选择200℃的点来进行不确定度的评定。
(1)在环境温度为18~22℃时,对需要检定的ZX78型的直流电阻箱向被检仪进行模拟信号的输入,其中档年为100Ω的可允许误差是±(读数×0.005%+2 mΩ)·-200℃下Pt100的热电阻的电阻值是18.52Ω,其所对应的电量值温度变率是0.432 3Ω/℃。
(2)根据ZX78的检定周期证书及其不确定度可知,ZX78型的直流电阻箱其进行上级校准后引入的不确定度分量如下:
上述分量与其他分量相比太小,故而忽略不计。
(3)根据ZX78型直流电阻箱的使用说明书可知,其分辨力进行引入的不确定度分量为:
(4)被建议表的分辨力标准不确定度
4 测量标准不确定度的验证
本装置的技术指标如下:
(1)测量范围为(-200~1600)℃
(2)其扩展的不确定度如下:
配热电偶为500℃时:U=kuc=0.12(℃)(k=2)。
配热电阻为-500℃时:U=kuc=0.06(℃)(k=2)。
最后,将4808型号的多功能标准源以及ZX78型的直流电阻箱送往上级的专门计量机构进行检定,其结果均为|△|≤U(其中△是示值误差),故而本次测量结果符合要求。
5 结束语
尽管数字温度仪表具有稳定性好、准确性高、平均无故障时间长等诸多优点,但是由于每个工厂的使用环境、对数字温度二次仪表的应用环境,以及操作人员对数字温度二次仪表的使用方法等的不同,会不同程度地对数字温度二次仪表的准确性产生影响。目前在对数字温度二次仪表装置测量准确性的维护和保养上还缺乏相应的研究,需要在今后的理论以及实践工作中进行进一步探讨和总结。