最高表面溫度測量不確定度評定

趙宇卓

國家煤礦安全計量器具產品質量監(jiān)督檢驗中心 山西太原 030032

在現(xiàn)有的所有工程儀器及測量結果中都與真實的結果存在一定的誤差，基于數據統(tǒng)計分析的不確定度評價可以對于工程中的誤差進行科學的指導，不確定度越小，則說明測量結果越接近真實值，測量越精確，對工程的指導價值越大，實用意義越高[1-3]。隨著現(xiàn)代工程對于測試結果精準程度要求的增高，各個部門對于不確定度評估的重視程度也越來越大，而井下設備多數功率較大，發(fā)熱量巨大，勢必造成設備表面溫度的升高，因此對于設備表面最高溫度測定的不確定度評估對于維護設備，保證設備性能具有十分重要的價值。

1 測量方法

1.1 測量的依據

最高表面溫度是指在最不利的運行條件下（但在規(guī)定的容許范圍內）工作時，電氣設備的任何部件或任何表面所達到的最高溫度。測量依據GB3836.1《爆炸性環(huán)境 第1部分 設備通用要求》，最高表面溫度滿足特定環(huán)境下設備安全運行的要求。

1.2 測量方法

在進行測量時，儀器通電，傳感器充分穩(wěn)定后方可進行檢驗；所有的溫度數據應以40℃環(huán)境溫度或在設備上標志的最高環(huán)境溫度為參考基準。以參考環(huán)境溫度為基準的試驗，可在20℃和參考環(huán)境溫度之間的任一溫度下進行，將試驗時的環(huán)境溫度和參考環(huán)境溫度的差值加到測得的溫度上。

2 數學模型

根據以上測量方法，影響最高表面溫度的相關因素為測溫儀示值和環(huán)境影響溫度，因此在建立數學模型時要將這兩項因素考慮進去，進行設備最高表面溫度不確定評估所采用的數學模型為：。式中：-表面最高溫度，-測溫儀顯示溫度，-環(huán)境溫度。

3 方差和傳播系數

根據統(tǒng)計學原理，引入測溫儀示數和環(huán)境溫度的方差為：, 由于各分量相互獨立，不相關，故不確定度按如下公式計算：。

4 標準不確定度分量的分析與計算

4.1 被檢設備最高表面溫度變化引入的不確定度分量

為了提高測量結果的可靠性，在相同的條件下對被檢設備最高溫度點重復測量10次，其讀數（單位℃)分別為：44.6，44.7，44.9，44.9，44.8，44.9，45.0，44.9，44.7，44.8，經計算其平均值為：44.8 ℃。

根據貝塞爾公式，其標準偏差為：℃。在日常檢定時，我們一般在同一檢定點重復測量2次，取其平均值作為最終示值，因此被檢設備最高表面溫度變化引入的不確定度分量：℃。所以，被檢設備最高表面溫度變化引入的不確定度分量為0.09 ℃。

4.2 由測溫儀引入的不確定度的評定

測溫儀的不確定度是由儀器自身的原理及測定敏感程度決定的。該測溫儀準確度等級為1.5級，測量范圍為（-18～550）℃，最大允許誤差為±8.52℃，假設該分布為均勻分布，則測溫儀引入的不確定度為：℃。所以，測溫儀引入的不確定度為4.92 ℃。

4.3 由環(huán)境溫度測量不準確引入的不確定度

根據檢定證書,溫、濕度計計的最大允許誤差為±2℃， 假設為均勻分布，則環(huán)境溫度測量引起的不確定度為：℃。所以，環(huán)境溫度測量引起的不確定度為1.15 ℃。

5 合成標準不確定度

因各輸入量相互獨立，所以℃。

6 表面最高溫度的擴展不確定度

取置信概率為95%，查表得k=2.01，則擴展不確定度為：。

7 結語

在井下設備最高表面溫度測量不確定度評估中的主要影響因素除了設備自身特性外，還有測溫儀示數和井下環(huán)境溫度，在不確定評估中需要考慮。（2）通過引入數學計算模型，多次測量后計算得被檢設備最高表面溫度變化引入的不確定度分量為0.09 ℃，測溫儀引入的不確定度為4.92 ℃，環(huán)境溫度測量引起的不確定度為1.15 ℃。（3）通過各個獨立的輸入量計算得合成標準不確定度為5.0℃，擴展不確定度為10 ℃，從而為礦井設備溫度檢測及設備的安全運行提供了指導。