不同檢定方法對工業(yè)鉑熱電阻檢定結(jié)果貢獻的誤差研究

摘要：采用JJC 229-2010《工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程》中被檢熱電阻溫度測量誤差的測量模型，用3個不同準確度等級的電測儀器，對檢定時標準鉑電阻溫度計使用上級汪書Rtp值和白測R；值檢定設備對檢定結(jié)果貢獻的誤差進行分析研究。研究結(jié)果表明：在相同測量條件下，用上級證書Rtp值時檢定設備帶人檢定結(jié)果的誤差比白測Rtp值時要小得多，而且使用的電測儀器準確度等級越低，其差別越顯著。

關鍵詞：工業(yè)鉑熱電阻；檢定；標準鉑電阻；電測儀器；水三相點；誤差

文獻標志碼：A

文章編號：1674-5124（2015）02-0027-03

引 言

工業(yè)鉑熱電阻是中低溫區(qū)進行高準確度溫度測量的首選溫度傳感器，其檢定結(jié)果的量值準確性具有重要意義。目前評判工業(yè)鉑熱電阻示值誤差的主要技術依據(jù)是JJG229-2010《工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程》，其進一步強化了在設備和檢定方法方面的限制要求（7.3.4.3注）；并解釋了用重測Rtp值可以降低對電測設備的要求[2]。這些要求和解釋可理解為標準裝置使用的電測設備準確度等級越低，檢定時用重測Rtp值的方法有利于降低檢定結(jié)果的不確定度，或者認為這樣可減小檢定設備在被檢示值誤差中的份量。

在一定的條件下，判別不同檢定方法優(yōu)劣的重要依據(jù)是測量不確定度評定結(jié)果，而不確定度評定結(jié)果需要通過實驗數(shù)據(jù)或其他辦法驗證其方法和結(jié)果的正確性與合理性。本文采用JJG229-2010《工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程》中被檢熱電阻溫度測量誤差的測量模型，3個不同準確度等級的電測儀器，對檢定時標準鉑電阻溫度計使用上級證書Rtp值和自測Rtp值檢定設備對檢定結(jié)果貢獻的誤差進行分析研究。

1.測量模型與驗證方法

規(guī)程規(guī)定，工業(yè)鉑熱電阻的檢定是將二等標準鉑電阻溫度計與被檢熱電阻同置于0℃和100℃溫度點附近的恒溫槽中進行比較完成。

文獻的測量不確定度評定結(jié)果表明：在規(guī)程給定的條件下，用上級證書Rtp值時的檢定結(jié)果比重測Rtp值時具有更小的不確定度，即在檢定結(jié)果中引入的誤差更小。該結(jié)論的正確性還需通過其他方法證明。

1.1 測量模型

根據(jù)規(guī)程，0℃點被檢熱電阻溫度測量誤差的測量模型：

100℃點被檢熱電阻溫度測量誤差的測量模型：式中：Δto、Δt100——被檢熱電阻在0℃、100℃時的誤

差值，℃；

ri、rh——被檢熱電阻在O℃、100℃點的測量

值，Ω；

Ri、Rh——標準鉑電阻在0℃、100℃點的測

量值，Ω；

Rtp——標準鉑電阻在水三相點的測量值，Ω；

Ro、Rloo -被檢熱電阻在0℃、100℃時的標

稱值，Ω；

W0s、W100——標準鉑電阻在0℃、100℃時與水

三相點溫度時電阻比；

（dR/dt）t=0、（dR/dt）t=100——被檢熱電阻的電

阻對溫度的變化率，Ω/℃；

（dWt8/dt）t=0、（dWt/dt）t=100——標準鉑電阻的

電阻比對溫度的變化率。

1.2 被檢技術參數(shù)及允差

Ptl00各級鉑熱電阻的技術參數(shù)及允許偏差見表l。

1.3 測量標準與儀器

測量標準仍使用Rtp標稱電阻值為25Ω的二等標準鉑電阻溫度計，為了分析方便取參考函數(shù)值見表2 。

測量儀器為數(shù)字多用表，利用其四線電阻測量功能，測量范圍0～200Ω，分辨力0.1mΩ，工作電流1mA，儀器允許誤差見表3m。20℃點不同檢定方法在檢定結(jié)果中貢獻的 誤差

2.1 重測Rtp值時不同等級儀器在檢定結(jié)果中貢獻

的誤差

不同等級電測儀器測量100Ω被檢熱電阻Ri、25Ω標準溫度計的Rtp值和冰點值Ri時帶來的誤差根據(jù)表3計算得到，見表4。

把表4、表2、表1數(shù)據(jù)代入式（1）可計算得到不同等級測量儀器時的測量誤差。

0.005級儀器時的測量誤差為

Δto=+14.1mK

0.01級儀器時的測量誤差為

Ato=+28.1mK

0.02級儀器時的測量誤差為

Δto=+56mK

2.2 用上級Rtp值時不同等級儀器在檢定結(jié)果中貢

獻的誤差

按規(guī)程要求二等標準Rtp在周期內(nèi)變化不超過U=10mK，k=2；由此得到二等標準Rtp值的變化為：ARw=AtdR/dt=+lOx25x0.003988 54=+0.997mΩ，把此值與表4、表2、表1數(shù)據(jù)代入式（1）可計算得到不同等級測量儀器時帶來的測量誤差。

0.005級儀器時的測量誤差為

Ato=+6.5mK

0.01級儀器時的測量誤差為

Δto=+3.1mK

0.02級儀器時的測量誤差為

Δto=+3.9mK

3.100℃點不同檢定方法在檢定結(jié)果中貢獻的誤差

3.1 重測Rtp值時不同等級儀器在檢定結(jié)果中貢獻的誤差

不同等級電測儀器測量被檢熱電阻Rh、25Ω標準100℃點Rh時帶來的誤差根據(jù)表3計算得到見表5。

把表5、表2、表1數(shù)據(jù)代入式（2）可計算得到不同等級測量儀器時帶來的測量誤差。

0.005級儀器時的測量誤差為

Δtloo=+21.6mK

0.01級儀器時的測量誤差為

Δtloo=+43.2mK

0.02級儀器時的測量誤差為

Δtloo=+86.4mK

3.2 用上級Rtp值時不同等級儀器在檢定結(jié)果中貢

獻的誤差

把ΔRtp值與表5、表2、表1數(shù)據(jù)代入式（2）可計算得到用不同等級測量儀器時帶來的測量誤差。

0.005級儀器時的測量誤差為

Δ1oo=+10.8mK

0.01級儀器時的測量誤差為

ΔtIoo=+7.2mK

0.02級儀器時的測量誤差為

Δtloo=+0.03mK

4.不同檢定方法在檢定結(jié)果中貢獻的誤差比較

把前面計算得到的兩種檢定方法在檢定結(jié)果中貢獻的誤差匯總列于表6，從數(shù)據(jù)比較可以看出：使用上級證書Rtp值時檢定設備帶入檢定結(jié)果的誤差比采用自測Rtp值時要小得多，而且隨著使用的電測儀器準確度等級的降低其差別逐漸顯著。表6的數(shù)據(jù)結(jié)果與文獻在同樣條件下采用JJF1059-2012《測量不確定度評定與表示》的測量不確定度評定方法所得到的結(jié)果在變化趨勢上一致。

5.結(jié)束語

在相同的測量條件下，用上級證書Rtp值檢定時設備帶入檢定結(jié)果的誤差比采用自測Rtp值時要小得多，而且使用的電測儀器準確度等級越低，其差別越顯著，其變化趨勢與不確定度評定的結(jié)果一致。