数字温度指示调节仪测量结果的不确定度分析与评定

聂于佳 滕恒

重庆市计量质量检测研究院 重庆 401121

1 概述

1.1 测量依据

依据JJG617-1996《数字温度指示调节仪检定规程》校准数字温度指示调节仪。

1.2 被测对象

数字温度指示调节仪，（0-600）℃，分辨力为0.1℃，搭配E分度热电偶。

1.3 测量方法及主要设备

数字温度指示调节仪的测量，本评定方法采用直接比较法。将热工仪表校验仪作为输出端，连接被校数字温度指示调节仪，数字温度指示调节仪的示值与热工仪表校验仪输出温度理论值差值即为测量结果[1]。

2 测量模型及不确定度来源分析

2.1 测量模型

测量模型以示值误差的形式给出，如公式（1）所示：

式中：Y—被测数字温度指示调节仪示值误差；

t—被测数字温度指示调节仪示值；

T—标准（热工仪表校验仪）换算后指示的温度值。

2.2 不确定度传播率

2.3 不确定度来源

1、输入量t的不确定度u（t）：

（1）被校数字温度指示调节仪的分辨力引入的标准不确定度u1；

（2）被校数字温度指示调节仪的示值重复性引入的标准不确定度u2。

2、输入量T的不确定度u（T）：

（1）热工仪表校验仪输出信号引入的标准不确定度u3；

（2）热工仪表校验仪校准证书信息带来的不确定度u3；

（3）热工仪表校验仪内部温度修正引入的标准不确定度u4；

3 标准不确定度评定

对分辨力为0.1℃的，搭配E分度热电偶的数字温度调节仪进行校准，以此为例进行不确定度评定。

3.1 输入量t的不确定度u（t）

3.1.1 被校数字温度指示调节仪的分辨力引入的标准不确定度u1

用B 类标准不确定度评定。由于仪表分辨力为0.1℃，其区间半宽为0.05℃。分布为均匀分布，包含因子k=，其标准不确定度

3.1.2 被校数字温度指示调节仪的示值重复性引入的标准不确定度u2

在0℃、300℃、600℃进行校准，各连续测量10次，分别对每组计算实验标准差S，得到：S0=0.05℃、S300=0.06℃、S600=0.05℃，u（t）=Smax=0.06℃

3.2 输入量T的不确定度u（T）

3.2.1 热工仪表校验仪输出信号引入的标准不确定度u3

用B 类标准不确定度评定。由于仪表在输出600℃时，其输出 允 差 为 最 大 值 ±（0.02%＊45.093+0.005%＊100）mV=±0.014mV。换算成对应E型热电偶温度误差为±0.173℃。分布为均匀分布，包含因子k =，其标准不确定度u（t1）=0.173/=0.1℃

3.2.2 热工仪表校验仪校准证书信息带来的不确定度u4

用B 类标准不确定度评定。由于校准证书不确定度为0.2℃，其区间半宽为0.1℃。分布为均匀分布，包含因子k =，其标准不确定度u（t1）=0.1/=0.06℃

4 合成标准不确定度及扩展不确定度

4.1 不确定度分量汇总

标准不确定度分量不确定度来源标准不确定度Ci| Ci |u（xi）u（t） u1 数字温度指示调节仪分辨力 0.029℃ 1 0.029℃u2 温度指示调节仪示值重复性 0.06℃ 1 0.06℃u（T）u3 热工仪表校验仪输出信号 0.1℃ -1 0.1℃u4 热工仪表校验仪校准证书信息 0.06℃ -1 0.06℃u5 热工仪表内部温度修正 0.06℃ -1 0.06℃

4.2 合成标准不确定度

4.3 扩展不确定度

包含因子k取2，扩展不确定度为U=k×uc=0.30℃

由于读数到0.1℃，经过修约 U=0.3℃，k=2

5 结语

本文简要介绍了数字温度指示调节仪的功能用途、工作原理和测量方法，并以数字温度指示调节仪（搭配E分度）为例，对其测量结果的不确定度进行了分析与评定。通过建立测量模型，详细分析了各个不确定度分量的来源，并分别给出了各个不确定度分量的标准不确定度的计量过程，从而最终给出了合成标准不确定度和扩展不确定度[2-3]。