校验仪检定配热电偶数字温度二次仪表不确定度探析
2016-05-30叶毓杰
叶毓杰
摘要：本文针对配热电阻的校验仪检定数字温度二次仪表的不确定度提出了一种相对较具体的评定方法，以期对相关检定员的检定工作提供一定的指导和参考。
关键词：校验仪；配热电偶；数字温度；二次仪表；不确定度
0 引言
数字温度二次仪表所配备的传感部件大多是热电偶式和电热阻式这两种形式。本文专门针对热电阻式的数字温度二次仪表的不确定进行相关的校验仪检定以及评定分析研究。
1 配热电阻进行校验仪检定概述
1.1 对配热电阻进行检定的测量依据
检定过程进行测量的依据是《数字温度指示调节仪检定规程》，各类型设备均采用此依据，如JJG 617-1996型号设备等。
1.2 对配热电阻进行检定的测量条件
湿度要求为（45～75）%RH，温度要求为（20±5）℃。
1.3 对配热电阻进行检定的测量标准
检定设备为DN081型热工仪表校验仪，其误差范围有严格限定，其中的K分度仿真热电偶档误差在0.5℃以下。
1.4 对配热电阻进行检定的测量对象
将1.0级的配热电阻（K分度）（0～400）℃，其分辨力是1℃作为例子，其被允许出现的误差是△允=5℃。
1.5 对配热电阻进行检定的测量过程
检定方法严格依据相关章程进行，其主要依据上文已提及，不再赘述。具体操作为于检定范围中选取足够数量测量点，其上下限值在内表现为基本均等，所选测量点具备代表性，一般为5个。以下限作为第一个测量点，以此完成上下行程的3个来回重复式测量，选取3个来回重复式测量的同一行程当中误差最大的作为示值误差测量结果。
2 配热电阻进行校验仪检定的数学模型
根据相关的检定规定，已知的数学模型如下：
△t=td-（ts+e/ki） （1）
式中△t——被检定仪表的相关示值误差；
td——被检定仪表的相关示值；
ts——校准仪各输出示值相应实际温度；
e——20℃条件下补偿导线修正值；
ki——热电偶不同稳定测量点相应斜率。
3 配热电阻校验仪检定的方差及灵敏系数
依据方差合成的数学原理，合成各输入量估计方差，生成输出量的估计方差。其中公式中的各个输入量均是独立的没有任何相关性。对式（1）中的各个输入量完成求偏导过程，即可得输出估计方差式（2），所得出的输出量估计方差如下所示：
4 对配热电阻检定输入量标准的不确定度评定
4.1 输入量标准不确定度u（td）评定
输入量td对其产生影响的不确定度来源主要构成为两部分，其一为测量重复性情况，其二为测量分辨率情况，对这两部分分别进行评定。
（1）测量重复性标准不确定度u（td）评定：使用检测仪表中的A类方法实施相关评定工作，所用方法为“示值基准法”。在300℃的情况下同一转换点上的各个测量10次，所得到的测量列依次为：300.1℃、300.2℃、300.1℃、300.1℃、300.2℃、300.1℃、300.3℃、300.2℃、300.1℃、300.1℃，进行单次标准差计算，其值s=0.070℃。在具体实践的检定工作中，测量结果为4次测量所得平均值，因而
4.2 对于输入量ts标准不确定度u（ts）评定
输入量ts不确定度来源主要影响因素有两个：一是标准器自身因素；二是其内部温度补偿误差因素。下面依次开展评定工作：
最后，对输入量的所有标准不确定度u（ts）进行的合成，由于ts1与ts2之间彼此独立没有任何相关性，故而合成结果如下：
4.3 输入量e的标准不确定度u（e）评定
补偿导线自身的修正值会影响输入量e不确定度。
依据补偿导线相关校准报告知，当补偿导线在20℃以下时，其修正值e对应的扩展不确定U95=3.28μV，其中所包含的因子k=2.01，故而；u（e1）=3.28/2.01=1.63μV，根据JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》附录A所查出的置信概率P=0.95，k=2.01时其自由度是50，所以V3=50。
在300℃的情况之下，k300=42.5μV/℃，故而，
|c3|u（e）=1/k300×u（e）=0.03℃
5 配热电阻检定输入量标准不确定度合成
因为输入量td、ts以及e之间无相关性，具备独立性，故对其进行不确定度合成时可以运用式（3）进行相关计算。其中V1=51，V2=100，V3=50，其中的有效自由度为
其中我们所选取的有效自由度是100。
6 对配热电阻检定输入量标准的扩展不确定度
选定的置信概率P=95%，有效自由度Veff=100，对t分布表进行查询得知其中的包含因子k95=tp（veff）=tp（100）=1.98，故而其扩展不确定度如下：
U95=k95uc（△t）=1.98×0.502=0.966℃
7 结束语
本文专门针对配热电阻的数字温度二次仪表的不确定评定进行了探究和分析，为检定工作人员的实践操作提供相关的参考，同时，本文的研究建立在特定的仪器型号之下，不具备大范围的指导意义。
