玻璃液體溫度計插入深度對測量結果的影響

劉魏魏

關鍵詞：玻璃液體溫度計;計量;插入深度;測量結果

引言

根據JJG 130-2011《工作用玻璃液體溫度計檢定規程》第3.13條對全浸式溫度計的定義：當溫度計的感溫泡和全部感溫液柱浸沒在被測介質內，且感溫液柱上端面與被測介質表面處于同一水平時，才可以正確顯示溫度示值的玻璃液體溫度計（在實際使用中，全浸溫度計的感溫液柱上端面可露出被測介質表面10mm以內，以便于讀取示值）。

當我們看到這段關于全浸式溫度計的定義時，不免產生這樣一個疑問：為什么溫度計的感溫液柱在露出被測介質10mm后，還能正常讀取溫度示值？這露出被測介質10mm的液柱會產生多大的溫度偏差？如果露出超過10mm又會產生多大的溫度偏差？

帶著以上的諸多疑問，我們先看一下在實際的檢測過程中，全浸式溫度計的感溫液柱需要露出被測介質表面多少距離才能正常讀數。

我們日常所使用的恒溫槽，為防止恒溫介質的溢出，都會設置一個溢流口。根據現場實際測量，得到以下數據：湖州唯立儀表廠HTS-300A型標準油槽，加滿恒溫介質后，介質表面與儀器上表面間距為21.9mm;湖州唯立儀表廠CJTH-300A型恒溫油槽，加滿恒溫介質后，介質表面與儀器上表面間距為17.1mm;北京康斯特儀表ConST681-M型智能精密恒溫槽，加滿恒溫介質后，介質表面與儀器上表面間距為23.8mm。

因此，我們可以認為一般情況下恒溫槽內介質表面距離儀器上表面大于17mm。

1.概述

1.1測量依據

JJG130-2011《工作用玻璃液體溫度計檢定規程》。

1.2測量標準

標準水銀溫度計，溫度范圍：50℃～100℃。

1.3被測對象

編號為20200607的工作用玻璃液體溫度計，分度值為0.1℃，溫度范圍為50℃～100℃，浸沒方式為全浸式，感溫液體為水銀。

1.4測量方法

將標準水銀溫度計和被檢工作用玻璃液體溫度計，同時以全浸方式放入恒定溫度為100℃的恒溫槽中，形成不同的高度，待示值穩定后，分別讀取標準溫度計和被檢溫度計的示值，計算插入深淺被檢溫度計的示值誤差。

2.深度來源和深度分量評定

2.1被檢工作用玻璃液體溫度計測量

（1）重復性引入的標準深度 u1

標準水銀溫度計讀數分辨力為其分度值的1/10，即0.01℃，按均勻分布處理，取k=，則標準深度分量u2可表示為u2=0.01/=0.006℃。

（2）由標準水銀溫度計修正不完善引入的標準深度分量u3

根據標準水銀溫度計的量值溯源情況可知，標準水銀溫度計在100℃時的測量結果深度為U=0.03℃，k=2，則標準深度分量u3可表示為u3=0.03/2=0.015℃。

（3）恒溫槽波動度引入的深度分量u4

通過恒溫槽的技術特性得知，其穩定性為±0.02℃/10min，取區間半寬度0.02℃，按均勻分布處理，取k=，則u4=0.02/=0.01℃。

（4）恒溫槽不均勻性引入的深度分量u5

通過恒溫槽的技術特性得知，恒溫槽工作區域最大溫差為0.02℃，取區間半寬度為0.01℃，按均勻分布處理，取k=，則u5=0.01/=0.006℃。

（5）被檢工作用玻璃液體溫度計讀數分辨力（估讀）引入的標準深度u6

被檢工作用玻璃液體溫度計讀數分辨力為其分度值的1/10，即0.01℃，按均勻分布處理，取k=，則u6=0.01/=0.006℃。

（6）刻線寬度引入的深度分量u7

盡管在檢定規程中對玻璃溫度計的刻線寬度與相鄰兩刻線間的距離做了相關規定，但是，在實際檢定過程中，通過大量實驗數據驗證表明，由于刻線寬度對讀數示值的影響通常可達到分度值的2/10，即由于刻線引起的讀數誤差范圍為±0.02℃，取區間半寬度為0.02℃，按均勻分布處理，取k= ，則u7=0.02/=0.012℃。

（7）其他

①在讀取溫度計示值過程中，按照全浸的浸沒方式將溫度計垂直插入恒溫槽中，反復調整讀數望遠鏡水平位置，并保證讀數時視線與溫度計感溫液柱上端面保持在同一水平面，因此由于讀數不垂直引入的深度分量很小，可忽略不計。

②根據JJG130-2011可知，全浸式溫度計露出液柱高度不應超過10mm，實際檢測過程中也未超過，因此露出液柱高度引入的深度非常小，可忽略不計。

3.擴展深度測試

取包含因子k=2，則編號20200607的工作用玻璃液體溫度計在100℃時的示值誤差擴展深度可表示為

U=kuc=2×0.025=0.05℃

總結

編號為20200607的工作用玻璃液體溫度計在100℃時的示值誤差的擴展深度測試為U=0.05℃（k=2），結果說明，玻璃液體溫度計插入深度對測量結果的影響微乎其微，可忽略不計。

參考文獻

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