工业热电阻示值误差测量值得不确定度评定探析

陈超

摘 要：热电阻的示值测量对工业生产有很大的影响，而且会造成其不确定度的影响，而且不确定度的值直接影响了产品的质量、使用价值。不确定度的评定有各个方面，而且不确定度还会受到多种因素的影响。本文根据相关不确定度的评定技术规范以及工业铂、铜热电阻检定规程，对工业上热电阻示值误差测量值得不确定度评定。

关键词：工业;热电阻;示值误差测量值;不确定度;评定

一、引言

热电阻在工业上使用最广泛的测温元件，最主要的方法是采用接触的方法测量温度。这种元件虽然在工业上应用比较广泛，但是他们在工业上测量温度的过程中会存在一定的误差，会使所测温度与实际生产所需要的温度有一定的偏差，在两个元件传递示数时出现误差、与分度表偏离产生误差以及仪表产生的误差等。工业上对热电阻测量值得不确定度的评定一般依据《工业铂、铜电阻检定规程》，对于不确定度评定一般采用比较法进行测量，在测量过程中，对测量的环境温度也要相当高的要求，一般环境温度在20℃左右，相对湿度要小于85%。在测量过程中使用的仪器设备一般有：标准的铂电阻温度计、酒精低温槽、油恒温槽、数字多用表。当然在使用这些仪器设备要按照其相关技术要求，不能超过其示数值范围以免损坏仪表。

二、不确定度来源分析

2.1数学建模

一般用数学模型进行温度检测时，有两种模型，一个是0℃的检测模型另一个是100℃时的检测模型，这两个数学检测模型在形式上相差无几。在0℃的数学模型检测中，其中的△ti为被检测铂电阻在冰槽中测得的偏离0℃的差，△ti*为标准铂电阻温度计在冰点槽中偏离0℃的差。类比一下在一百摄氏度恒温槽中，所测得的△t是北测铂电阻100℃恒温曹中测得的偏离100℃的差，以及铂电子温度计在100℃恒温槽中测得的偏离100℃的差。

2.2不确定度传播率

不确定度的传播率一般有两个公式，根据其数学模型公式，可推算出其相关传播率，以及利用其给定的灵敏度系数，一般其灵敏度的系数为1或者-1。套用这些公式以及相关数据，就可以测定出不确定度传播率，对不确定度进行一个合理评定。

2.3测量不确定度的来源

在工业上热电阻校准的不确定度评定有两个方面，分别是标准铂电阻温度计引入的不确定度和测量被测工业铂电阻时引入的不确定度，下面简单介绍下这两个不确定度的来源。

2.3.1标准铂电阻温度计引入的不确定度

标准铂电阻温度计一般会有自然效应的产生，随着自热效应的产生会引入相关的不确定度，不确定的引入主要有铂电阻温度计的不稳定性，标准铂电阻温度计的电阻，以及在测量时应用数字多用电表其内阻产生的不确定，这些都是标准铂电阻温度计引入的不确定度。

2.1.2测量被测工业铂电阻时引入的不确定度

测量工业铂电阻时引入不确定度，其中也包括数字多用电表的准确度也会引入不确定度，在测量铂电阻时恒温槽的温场也会有不确定产生，其中温场主要有两个方向垂直和水平方向的，这两个方向的温场都会引入不确定的产生，除此以外，还有对被测铂电阻进行重复测量时引入的不确定度。

三、标准不确定度评定

3.1标准铂电阻自热效应引入的不确定度

一般来说对于这种类型的电阻产生的自热效应引入不确定度，根据相关规程采用B类的方法进行评定。在规程中标准铂电阻的自热效应，其最可靠的规程是4.0mK，扩展到其不确定度的算法中，其不确定度按照一定的分布进行计算后得出不确定度为：0.00231℃。

采用B类方法评定的第二种是标准铂电阻稳定性引入的不确定度，根据相关标准测定这种类型的规程为14mK，然后按照均匀分布进行计算可得其不确定度为：0.00808℃。

采用B类方法评定的第三种是标准铂电阻温度计自身电阻引入的不确定度，它的规程是10mK，按照均匀分布，计算可得出其不确定度为：0.00577℃。

采用B类方法评定的最后一种是数字多用电表准确度引入的不确定度。其中外电阻是用数字多用电表测量出的，而其中内电阻直接应用检定书上的阻值，然后两个数值的比值就是对不确定的评估值，这两这个种电阻的阻值其相关性很小的原因就是用不同设备检测的，所以其误差测量并不影响。因而不确定度的评估值可以用方差合成的方法得到。

3.2测量被测温度計时引入的不确定度

在这方面引入的不确定度大多数也采用B类的方法进行评定。一般在工业上，大多数用数字多用欧姆表测量被测工业铂电阻，在检测前特别要注意其量程的误差，否则影响其不确定度的值。在对不确定度计算时，取误差区间的中间值带入进行计算，根据均匀分布计算得出不确定度为：0.0135℃。

恒温槽垂直和水平的温场引入的不确定度也是采用的B泪方法进行的评定。垂直和水平温场在温度上相差仅仅0.01℃。根据均匀分布的计算规则得出两种温场引入的不确定度分别为：0.005774℃、0.002887℃。

被测铂电阻稳定度计重复测量引入的不确定和其他几种大为不同，这种采用的是A类的方法进行评定不确定度。主要步骤是根据测量的相关数据计算出电阻的标准偏差，再根据阻值折合成温度的形式可得出其不确定度为：0.00718℃。

四、结束语

简而言之，工业热电阻示值误差测量值得不确定度评定主要有标准铂电阻自热效应引入的不确定度以及测量被测温度计时引入的不确定度，其相关评定方法大多数采用检定规程中B类的方法进行评定。这些不确定度的评定看起来简单，但在工业上尤为重要，它会影响工业的生产质量。

参考文献：

[1]JJF 1070—2005定量包装商品净含量计呈检验规则[S].北京：中国计量出版社，2005.

[2]陈桂生，付志勇，赵晶，朱育红，杨锐.低成本提高工业铂热电阻检定结果可信度方法研究[J].中国测试，2015，41（01）：24-28+36.

[3]蔡燕强.工业热电阻（AA级铂热电阻）自动检测系统测量不确定度的评估[J].计量与测试技术，2013，40（06）：80-82.

[4]谢鹏.热电阻温度计在使用过程中影响其精度的事项及解决方法[J].计量与测试技术，2012，39（09）：41-42.