数字温度指示调节仪检定结果的不确定度评定

【摘 要】 根据笔者多年从事温度二次仪表、温湿度仪表的检定/校准经验，以配热电阻温度指示调节仪为例，对数字温度指示调节仪检定结果的测量不确定度评定进行了详细分析，为从事数字温度指示调节仪计量检定/校准的同行提供参考。

【关键词】 数字温度指示调节仪 热电阻 不确定度

数字温度指示调节仪能快速准确测量和显示温度值，提供数据信息供打印记录和数据。随着科学技术的发展，数字温度指示调节仪已广泛用于计量、科研和生产各个领域[1]。笔者从事温度二次仪表检定工作多年，结合JJG617-1996《数字温度指示调节仪》的检定方法，对数字温度指示调节仪校准结果的测量不确定度评定进行了详细分析，以供从事数字温度指示调节仪计量检定/校准的同行参考。

1 概述

测量依据：JJG617-1996《数字温度指示调节仪》，按其中“输入基准法”进行测量[2]。

测量环境：温度（20±5）℃；相对湿度45%～75%RH。

测量标准：用直流电阻箱作为测量标准，选用ZX54直流电阻箱。它的主要技术指标如表1所示。

注：ZX54直流电阻箱为0.01级电阻器，对应于热电阻各温度点的阻值折算成温度的最大允许误差列于表1。

1.1 被测对象

本次评定的对象为XMT-102型，Pt100分度值，测量范围（0～500）℃，分辨力b=1℃的数字温度指示调节仪。

1.2 测量过程

按JJG617-1996中“输入基准法”进行检定。在测量范围内选择5个测量点，包括上限值和下限值在内基本均等0，100，200，300，500（℃）。

2 数学模型[3]

Δt=td-ts

式中：Δt――仪表的示值误差；td――仪表的显示值；ts――标准器电阻示值对应的温度值。

3 输入量的标准不确定度评定

3.1 输入量td的标准不确定度u（td）的评定

输入量td的不确定度来源主要有两部分：测量重复性和仪表的分辨力。

3.1.1 测量重复性导致的标准不确定度u（td1）

u（td1）可以用“输入基准法”在同一个测量点上通过连续测量10次得到，采用A类方法进行评定。

在300℃同一个测量点上进行连续10次测量，得到测量列为300℃，300℃，300℃，300℃，300℃，300℃，300℃，300℃，300℃，300℃，平均值为300℃。

单次实验标准偏差为

3.1.2 仪表分辨力导致的标准不确定度u（td2）

u（td2）可以采用B类方法进行评定。由仪表分辨力b导致的示值误差区间半宽为a=b/2；包含因子。因此，

u（td2）=0.5/k=0.29℃。

3.2 输入量ts的标准不确定度u（ts）的评定

输入量ts的不确定度主要来自标准器的示值误差。温、湿度影响和连接导线的影响可以忽略不计。

用ZX54直流电阻箱作为标准器时标准不确定度u（ts）可以采用B类评定方法进行评定。

根据ZX54直流电阻箱输出信号的大小和热电阻类型，查表1的Δ。按均匀分布考虑，。结果见表2。

本例仪表各测量点的u（ts）：

u（0）=u（100）=0.02（℃）；

u（200）=u（300）=0.03（℃）；

u（500）=0.05（℃）；

4 合成标准不确定度的评定

4.1 灵敏系数

数学模型 Δt=td-ts

灵敏系数

4.2 标准不确定度汇总表（见表3）

4.3 合成标准不确定度的计算

输入量td及ts相互间彼此独立，所以合成标准不确定度可按下式得到：

uc（Δ0）=uc（Δ100）=uc（Δ200）=uc（Δ300）=uc（Δ500）=0.3℃

5 扩展不确定度的评定

一般情况下，k取2，扩展不确定度U=k・uc（Δt），则各测量点的扩展不确定度见表4。

参考文献：

[1]池安娜.数字温度指示调节仪的故障检查及排除方法[J].计量与测试技术，2005，32（2）.

[2]上海市质量技术监督局.JJG617-1996数字温度指示调节仪[S].出版地：中国计量出版社，1996.

[3]中国计量科学研究院.JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示[S].出版地：中国计量出版社，1999.