[经验]

铂电阻示值误差测量值不确定度评定方法

2019-1-6 18:13:54

8911 铂电阻温度计

昌晖仪表计量工程师根据JJG229-2010《工业铂、铜热电阻检定规程》编写本文，对铂电阻示值误差测量值不确定度评定全过程做详细介绍。

测量依据：JJG229-2010《工业铂、铜热电阻检定规程》。
测量方法：采用比较法进行测量。
测量环境：环境温度20±2℃，相对湿度＜85%。
表1 计量标准设备

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1、建立数学模型及不确定度来源分析
①数学模型
检定点0℃，测量误差的数学模型：

检定点100℃，测量误差的数学模型：

以上公式中，为被检铂电阻在冰点槽中测得的偏离0℃的差；为标准铂电阻在冰点槽中测得的偏离0℃的差；为被检铂电阻在100℃恒温槽中测得的偏离100℃的差；为标准铂电阻温度计在100℃恒温槽中测得的偏离100℃的差。

②不确定度传播率

公式中，灵敏系数分别为：

③测量不确定度来源
工业热电阻校准的不确定度评估包括：
a、标准铂电阻温度计引入的不确定度
标准铂电阻温度计自热效应引入的不确定度；标准铂电阻温度计稳定性引入的不确定度；标准铂电阻温度计Rtp引入的不确定度；数字多用表测量引入的不确定度
b、测量被测工业铂电阻时引入的不确定度
数字多用表的准确度引入的不确定度；恒温槽垂直温场引入的不确定度；恒温槽水平温场引入的不确定度；被测工业铂电阻重复测量引入的不确定度。

2、标准不确定度评定
以工业热电阻校准为例，分析100℃校准点的测量不确定度。
①标准铂电阻自身引入的不确定度评定
a、标准铂电阻自热效应引入的不确定度u1
采用B类方法评定。二等标准铂电阻的自热效应，查检定规程为4.0mK，按均匀分布，其扩展不确定度为：

b、标准铂电阻稳定性引入的不确定度u2
采用B类方法评定。二等标准铂电阻的稳定性，查检定规程为14mK，按均匀分布，可得：

c、标准铂电阻温度计Rtp引入的不确定度u3；
采用B类方法评定。二等标准铂电阻的Rtp，查检定规程为10mK，按均匀分布，可得：

d、数字多用表准测量引入的不确定度u4；
采用B类方法评定。由数字多用表测量，而直接引用检定证书中给出的值时的不确定度评估，由于和是用不同电测设备测得，测量误差之间互不相关。因此，可用方差合成的方法得到：

为检定周期内Rtp的稳定性。按照上述得到得测量的最大误差，可按均匀分布估算

③测量被测温度计时引入的不确定度
a、数字多用表的准确度引入的不确定度u5
采用B类方法评定。测量被测工业铂电阻时，用数字多用表欧姆档进行测量，根据其说明书1000Ω量程误差为±(50ppm×reading+2ppm×range)，取其半区间，服从均匀分布

换算成温度：

b、恒温槽垂直温场引入的不确定度u6
采用B类方法评定。恒温槽在其温场的最大垂直温差不超过0.02℃，按均匀分布，取k=可得：

c、恒温槽水平温场引入的不确定度u7
采用B类方法评定。恒温槽在其温场的最大水平温场不超过0.01℃，按均匀分布，取k=可得：

d、被测铂电阻温度计测量重复性引入的不确定度u6
采用A类方法评定。重复性测量数据见表3。
表3 被测铂电阻温度计重复测量数据(Ω)

计算试验标准偏差：

实际以测量4次的算术平均值作为测量结果：

换算成温度：

3、合成标准不确定度及扩展不确定度
①合成标准不确定度
以上各分量独立不相关，按方和根得合成标准不确定度：

②扩展不确定度
取包含概率p=95%，包含因子k=2，扩展不确定度为：