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李军
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铂电阻示值误差测量值不确定度评定方法
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
数显仪表yunrun.com.cn/product/
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 :
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