工業鉑銅熱電阻測量結果的不確定度評定實例

(臨朐縣計量測試所 山東 濰坊 262600)

一、概述

1.依據JJG229-2010《工業鉑、銅熱電阻》檢定規程

2.測量標準器：二等標準鉑電阻溫度計。電測設備為數字多用表，準確度：量程1000Ω為±(0.005%讀數 +0.000002Ω)。

3.被測對象：鉑熱電阻，測量范圍0℃﹑100℃，允許偏差見表1。

鉑熱電阻允差

4.測量參數與測量方法：

測量參數為R0﹑R100比較法進行測量。

比較法是將二等標準鉑電阻溫度計與鉑熱電阻同時插入冰點或恒溫槽中，待溫度穩定后通過測量標準與被檢的值，由標準算出實際溫度，然后通過公式計算出被檢的實際值R(t)。

二、數學模型

檢定點0℃，測量誤差的數學模型：

檢定點100℃，測量誤差的數學模型：

式中Δt0，Δt100——分別為被檢熱電阻分別在0℃和100℃恒溫槽匯中測得的偏離0℃和100℃的差，℃；

Ri，Rh——分別為被檢熱電阻在0℃和100℃時電阻值；

R0，R100——分別為被檢熱電阻在0℃和100℃時名義電阻值；

(dR/dT)t=0，(dR/dT)t=100——分別為被檢熱電阻在0℃和100℃時，電阻值對溫度的變化率，Ω/℃；

Δti，Δt100——分別為被檢熱電阻偏離0℃和100℃的差，℃；

三、標準不確定度評定

1.輸入量Δti，Δth的標準不確定度u(Δti)，u(Δth)的評定

有四個不確定度來源：Ri、Rh測量重復性，插孔之間的溫差，電測設備，測量電流引起的自熱。

(1)測量的重復性u(Ri1)和u(Ri2)，屬A類不確定度評定

以A級鉑熱電阻的一組10次重復性試驗為例：

①檢定0℃時，誤差測量結果為(℃)：-0.0790，-0.0782，-0.0778，-0.0793，-0.0785，-0.0779，-0.0775，-0.0782，-0.0792，-0.0786，標準差s為0.0006℃，相當于0.234mΩ。

②檢定100℃時，誤差測量結果為(℃)：-0.0480，-0.0485，-0.0478，-0.0481，-0.0489，-0.0495，-0.0483，-0.0476，-0.0472，-0.0486，標準差s為0.0007℃，相當于0.266mΩ。

(2)插孔之間的溫差引入的標準不確定度u(Δti2)和u(Δth2)，屬B類不確定度

冰點槽插孔之間的溫差很小，可以忽略不計。

(3)電測設備引入的標準不確定度u(Δti3)和u(Δth3)，屬B類不確定

熱電阻測量儀的測量誤差是主要的不確定度來源，四端轉換開關雜散電勢引起的不確定度相對很小(換算成電阻，不超過±1mΩ)，可以忽略不計。

(4)自熱引入的標準不確定度u(Δti4)和u(Δth4)，屬B類不確定度

u(Ri4)=u(Rh4)=1.15×10-3Ω

則換算成溫度：u(Δti4)=2.95mK，u(Δth4)=3.04mK

(5)u(Δti)和u(Δth)的計算

由于上述4個不確定度之間相互獨立，因此合成為

主要有4個不確定來源：標準鉑電阻的復現性和電阻比值的周期穩定性，電測設備的測量誤差，測量電流引起的自熱。

檢定0℃時：

檢定100℃時：

由于上述4個不確定度之間互相獨立，因此合稱為

四、合成不確定度表E.4

0℃測量的標準不確定度分量匯總

表E.5 100℃測量的標準不確定度分量匯總

由于各不確定度分量之間相互獨立。因此

五、擴展不確定度

檢定0℃時：U=kuc(Δt0)=83.38mK，k=2；

檢定100℃時：U=kuc(Δt0)=109.94mK，k=2；