如何评定工业热电偶检定系统不确定度

2017-10-23

福建质量管理 2017年18期

关键词：多用表炉温热电偶

(宿迁市计量测试所江苏宿迁 223800)

如何评定工业热电偶检定系统不确定度

宋成林

(宿迁市计量测试所江苏宿迁223800)

本文主要研究工业热电偶检定系统不确定度，采用A类不确定度与B类不确定度的合成不确定度评定方法，来辨别热电偶检定系统不确定度是否满足检定要求。

工业用热电偶；不确定度分量；合成不确定度与扩展不确定度。

一、概述

1.测量依据：JJG351-1996《工作用金属热电偶检定规程》

2.测量环境条件：温度(23±57)℃；湿度(45-75)%RH

3.测量标准及其主要技术要求：

①二等标准铂铑10-铂热电偶，编号为93-3-103，锌、铝、铜三凝固点温度的分度值的扩展不确定度V为0.6-1.0℃置倍概率为0.99服从正态分布。

②数字多用表,100mV最大允许误差:e2=0.3μV

③低电势扫描器寄生电势:e1=0.3μV(测试证书)

④自由端温度变化±0.05℃ e3=0.6μV(JJG141-88规定)

⑤检定炉温场变化引起的误差±0.25℃ e4=2.9μV(JJG351-96规定)

⑥电测系统误差:e1+e2+e3=1.2μV

4.被测对象及其主要性能:

Ⅱ级工作用镍铬-镍硅热电偶,在300-1100℃范围内误差不超过2.5℃.

二、数学模型

e被(t)=e被(t1)=[E被(t)-e被(t1)]*S被(t)/S被(t)

三、A类不确定度分量

因在任一温度点测量时,被测偶重复性情况类似故对其在任一温度点e被(t1)进行重复测量情况的分析可代表其在其他温度点的测量重复性情况的分析.现以1000℃测量情况为例分析.

将一支Ⅱ级镍铬-镍硅热电偶用一支二等标准铂铑10-铂热电偶作标准对它在1000℃的热电动势进行重复12次测量,测得数据分别为：

四、B类不确定度分量

1.标准热电偶引入的不确定度分量

根据检定系统表,二等标准铂铑10-铂热电偶扩展不确定度：U99=0.6℃置倍概率P=99%,正态人布K=3故:二等标准铂铑10-铂热电偶的标准不确定度为:UB1=U99/K=0.6℃/3=0.2℃ UB1的自由度V取决于信息来源的可信程度。此外UB1来源于检定系统表，这个B类标准不确定度分量本身具有95%的较高可信度，即UB1的不可信度为1-90%=10%，也就是UB1的相对标准不确定度为{[σ(UB1)/UB1]}-2=50。

2.热电偶检定炉引入的本标准不确定度分量。

热电偶检定炉温场均匀性为0.4℃/10mm,通过标准与各被检热电偶测量端的捆扎,可使装炉的热电偶束工作端截面保持约10mm的直径。同时可使各热电偶工作端温度之差进一步降低到0.2℃。即分散区间平宽a=0.1℃,其分布为均匀分布。由检定炉温场不均匀所带来的不确定度分量：

UB2=a/1.732=0.1℃/1.732=0.06℃。

根据经验判断UB2具有80%的可信度，即(1/2)[σ(UB2)/UB2}-2=12.5=12

热电偶检定炉温度波动0.2℃,分散区间平宽a=0.1℃,其分布为反正弦分布。由检定炉温度波动带来单次测量的确定度：

UB3=a/1.414=0.1℃/1.141=0.07℃。

在检定软件中，已具备对测量过程温度变化的监视功能，一旦因特殊原因导致测量过程温度变化超过0.2℃，系统将拒绝采纳该组异常数据，并继续控温，等待稳定。软件监控提高了检定数据的可靠性，即提高了UB3，则UB3具有90%可信度。

UB3=(1/2)·[σ(UB3)/UB3]-2=50。

3.热电偶自由端处理所引入的本标准不确定度分量。

主要是插入冰点槽中的所有热电偶的参考端和铜导线的接点相互温差所致，应≤0.05℃,属正态分布。可信概率为90%。即U90=0。05(K=1.645)。

则UB4=U90/K=0.05℃/1.645=0.03℃。故UB4=(1/2)·[σ(UB4)/UB4]-2=12。

4.数字多用表引入本标准不确定度分量。