玻璃液体温度计插入深度对测量结果的影响

刘魏魏

关键词：玻璃液体温度计;计量;插入深度;测量结果

引言

根据JJG 130-2011《工作用玻璃液体温度计检定规程》第3.13条对全浸式温度计的定义：当温度计的感温泡和全部感温液柱浸没在被测介质内，且感温液柱上端面与被测介质表面处于同一水平时，才可以正确显示温度示值的玻璃液体温度计（在实际使用中，全浸温度计的感温液柱上端面可露出被测介质表面10mm以内，以便于读取示值）。

当我们看到这段关于全浸式温度计的定义时，不免产生这样一个疑问：为什么温度计的感温液柱在露出被测介质10mm后，还能正常读取温度示值？这露出被测介质10mm的液柱会产生多大的温度偏差？如果露出超过10mm又会产生多大的温度偏差？

带着以上的诸多疑问，我们先看一下在实际的检测过程中，全浸式温度计的感温液柱需要露出被测介质表面多少距离才能正常读数。

我们日常所使用的恒温槽，为防止恒温介质的溢出，都会设置一个溢流口。根据现场实际测量，得到以下数据：湖州唯立仪表厂HTS-300A型标准油槽，加满恒温介质后，介质表面与仪器上表面间距为21.9mm;湖州唯立仪表厂CJTH-300A型恒温油槽，加满恒温介质后，介质表面与仪器上表面间距为17.1mm;北京康斯特仪表ConST681-M型智能精密恒温槽，加满恒温介质后，介质表面与仪器上表面间距为23.8mm。

因此，我们可以认为一般情况下恒温槽内介质表面距离仪器上表面大于17mm。

1.概述

1.1测量依据

JJG130-2011《工作用玻璃液体温度计检定规程》。

1.2测量标准

标准水银温度计，温度范围：50℃～100℃。

1.3被测对象

编号为20200607的工作用玻璃液体温度计，分度值为0.1℃，温度范围为50℃～100℃，浸没方式为全浸式，感温液体为水银。

1.4测量方法

将标准水银温度计和被检工作用玻璃液体温度计，同时以全浸方式放入恒定温度为100℃的恒温槽中，形成不同的高度，待示值稳定后，分别读取标准温度计和被检温度计的示值，计算插入深浅被检温度计的示值误差。

2.深度来源和深度分量评定

2.1被检工作用玻璃液体温度计测量

（1）重复性引入的标准深度 u1

标准水银温度计读数分辨力为其分度值的1/10，即0.01℃，按均匀分布处理，取k=，则标准深度分量u2可表示为u2=0.01/=0.006℃。

（2）由标准水银温度计修正不完善引入的标准深度分量u3

根据标准水银温度计的量值溯源情况可知，标准水银温度计在100℃时的测量结果深度为U=0.03℃，k=2，则标准深度分量u3可表示为u3=0.03/2=0.015℃。

（3）恒温槽波动度引入的深度分量u4

通过恒温槽的技术特性得知，其稳定性为±0.02℃/10min，取区间半宽度0.02℃，按均匀分布处理，取k=，则u4=0.02/=0.01℃。

（4）恒溫槽不均匀性引入的深度分量u5

通过恒温槽的技术特性得知，恒温槽工作区域最大温差为0.02℃，取区间半宽度为0.01℃，按均匀分布处理，取k=，则u5=0.01/=0.006℃。

（5）被检工作用玻璃液体温度计读数分辨力（估读）引入的标准深度u6

被检工作用玻璃液体温度计读数分辨力为其分度值的1/10，即0.01℃，按均匀分布处理，取k=，则u6=0.01/=0.006℃。

（6）刻线宽度引入的深度分量u7

尽管在检定规程中对玻璃温度计的刻线宽度与相邻两刻线间的距离做了相关规定，但是，在实际检定过程中，通过大量实验数据验证表明，由于刻线宽度对读数示值的影响通常可达到分度值的2/10，即由于刻线引起的读数误差范围为±0.02℃，取区间半宽度为0.02℃，按均匀分布处理，取k= ，则u7=0.02/=0.012℃。

（7）其他

①在读取温度计示值过程中，按照全浸的浸没方式将温度计垂直插入恒温槽中，反复调整读数望远镜水平位置，并保证讀数时视线与温度计感温液柱上端面保持在同一水平面，因此由于读数不垂直引入的深度分量很小，可忽略不计。

②根据JJG130-2011可知，全浸式温度计露出液柱高度不应超过10mm，实际检测过程中也未超过，因此露出液柱高度引入的深度非常小，可忽略不计。

3.扩展深度测试

取包含因子k=2，则编号20200607的工作用玻璃液体温度计在100℃时的示值误差扩展深度可表示为

U=kuc=2×0.025=0.05℃

总结

编号为20200607的工作用玻璃液体温度计在100℃时的示值误差的扩展深度测试为U=0.05℃（k=2），结果说明，玻璃液体温度计插入深度对测量结果的影响微乎其微，可忽略不计。

参考文献

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