溫度記錄儀測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定

王瑋

摘? 要：溫度記錄儀是由溫度傳感器、信號(hào)處理單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、數(shù)據(jù)輸出或顯示單元組成。因其具有電子記錄的功能，所以在冷鏈運(yùn)輸、殺毒滅菌、爐溫跟蹤等行業(yè)的溫度監(jiān)測(cè)以及工業(yè)生產(chǎn)過程的溫度驗(yàn)證等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。為確保溫度記錄儀的量值準(zhǔn)確，該文根據(jù)溫度記錄儀的特點(diǎn)及工作經(jīng)驗(yàn)，介紹溫度記錄儀的校準(zhǔn)方法，并對(duì)其不確定度進(jìn)行評(píng)定。

關(guān)鍵詞：溫度記錄儀;校準(zhǔn)方法;不確定度

中圖分類號(hào)：TB94? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

記錄儀的工作原理為：溫度傳感器受到外界溫度變化并輸出相應(yīng)的電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)處理單元處理后，將測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中，或經(jīng)顯示單位顯示出測(cè)量值，通過數(shù)據(jù)輸出單元將數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取、存儲(chǔ)及打印等。記錄儀一般具有溫度超限報(bào)警功能、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、時(shí)間設(shè)置、運(yùn)行曲線顯示功能等。

1 測(cè)量方法與計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)

1.1 測(cè)量依據(jù)

JJF（豫）251—2018 溫度記錄儀校準(zhǔn)規(guī)范

1.2 測(cè)量方法

該方法適用于標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)校準(zhǔn)溫度記錄儀校準(zhǔn)結(jié)果不確定度分析。這里，以分辨力為0.1℃的溫度記錄儀校準(zhǔn)溫度點(diǎn)為50℃為例，分析溫度記錄儀校準(zhǔn)結(jié)果不確定度。

1.3 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)

校準(zhǔn)時(shí)，由標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備引入的擴(kuò)展不確定度U（k=2）應(yīng)小于被校記錄儀允許誤差的1/3。

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)器

校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器見表1。

表1 校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器

序號(hào) 儀器設(shè)備名稱 測(cè)量范圍 準(zhǔn)確度等級(jí)

1 標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì) -200 ℃～960 ℃ 二等標(biāo)準(zhǔn)

2 標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì) -60 ℃～300 ℃ 二等標(biāo)準(zhǔn)

3 標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶 300 ℃～1300 ℃ 二等標(biāo)準(zhǔn)

4 其他符合要求的標(biāo)準(zhǔn)器

1 標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)配套電測(cè)設(shè)備 顯示數(shù)值折算成溫度到小數(shù)點(diǎn)后面3位。 讀取標(biāo)準(zhǔn)器示值

2 恒溫水槽、制冷低溫槽、標(biāo)準(zhǔn)油槽 工作區(qū)域最大溫差0.02 ℃;溫度波動(dòng)：±0.02 ℃/10 min 溫度源

3 干體爐 顯示準(zhǔn)確度：±0.1 ℃，穩(wěn)定性：±0.02 ℃，軸向均勻性：±0.05 ℃，徑向均勻性（60 mm內(nèi)）±0.1 ℃。 溫度源

4 熱電偶檢定爐

最高溫度為1 100 ℃，在均勻溫場(chǎng)長度不小于60 mm，半徑為14 mm范圍內(nèi)，任意兩點(diǎn)溫差不大于1℃。

溫度源

5 專用恒溫箱或恒溫恒濕箱 溫度測(cè)量范圍：-50 ℃～100 ℃，溫度均勻度：0.3 ℃，溫度波動(dòng)度：±0.2 ℃; 溫度源（空氣介質(zhì)）

6 金屬網(wǎng)兜 - 放置內(nèi)置傳感器記錄儀

7 計(jì)時(shí)器 MPE：±0.5s/d 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器讀數(shù)的時(shí)間間隔

2 數(shù)學(xué)模型

4 評(píng)定各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

4.1 輸入量tb的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（tb）

輸入量tb的不確定度來源主要是被校記錄儀的重復(fù)性、被校記錄儀的分辨力、恒溫槽溫場(chǎng)的不均勻性。

4.1.1 輸入量tb重復(fù)性引入的不確定度分量

在用A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定，一周內(nèi)在50℃的溫度點(diǎn)重復(fù)試驗(yàn) 10次，計(jì)算示值誤差，其標(biāo)準(zhǔn)差

s≈0.053℃，則 u（Δt1）=s=0.053℃。

4.1.2 輸入量tb的分辨力的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 分量u（tb2）

被校記錄儀分辨力為0.1℃，則區(qū)間半寬為0.05 ℃，按均勻分布處理，故：u（tb2）=（0.05℃）/=0.029℃。

4.1.3 輸入量tb由恒溫槽溫場(chǎng)不均勻性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（tb3）

按各槽的最大溫度差考慮：Δt水槽=0.01℃，Δt油槽=Δt制冷槽=0.01℃，該分布假設(shè)為均勻分布，則u （tb3） =Δt水槽/=0.006℃。

4.1.4 輸入量tb的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u（tb）

由于輸入量tb分量之間，重復(fù)性受分辨力的影響，u（tb1）與u（tb2）取較大者，兩者與u（tb3）之間均彼此獨(dú)立，因此：

該例：u（tb）=0.053℃。

4.2 輸入量td的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u（td）

輸入量的td不確定度來源主要是標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)的重復(fù)性、標(biāo)準(zhǔn)器讀數(shù)視線不垂直引入的不確定度。

4.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)的重復(fù)性引入的不確定分量u（td1）

標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)的重復(fù)性計(jì)算與標(biāo)準(zhǔn)器重復(fù)性計(jì)算方法相同，對(duì)于該例u（td1）=0.006℃。

4.2.2 標(biāo)準(zhǔn)器讀數(shù)視線不垂直引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（td2）

標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)讀數(shù)時(shí)由于不垂直產(chǎn)生的讀數(shù)誤差范圍為±0.01℃，不確定度區(qū)間半寬為0.01℃，反正弦分布處理。u（td2）=（0.01℃）/=0.007℃。

4.2.3 輸入量td的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u（td）

由于輸入量td各分量之間，彼此獨(dú)立，因此

4.3 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)tz不確定度 u（tz）

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)使用不確定度見表1。

5 結(jié)語

溫度記錄儀因其具有記錄的功能，在冷鏈運(yùn)輸、殺毒滅菌、爐溫跟蹤等領(lǐng)域的溫度監(jiān)測(cè)以及工業(yè)生產(chǎn)過程的溫度驗(yàn)證等有重要意義，該文從不確定度的來源著手對(duì)溫度記錄儀進(jìn)行不確定度評(píng)定，希望能給廣大溫度計(jì)量工作者一定的參考。

參考文獻(xiàn)

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