浅谈矿用温度传感器检定注意事项与不确定度分析

【摘要】矿用温度传感器应用范围日益广泛，但使用环境非常恶劣，怎样准确计量给我们的检定人员提出了严格的要求。矿用温度传感器检定规程JJG（皖）38-2012的实施为相关生产、使用、服务单位开展此类计量器具的检定，提供了依据，确保温度传感器量值准确可靠，为安全生产提供重要计量支撑。同时，规程实施也将有效提高政府监管的能力与服务的有效性。本文从地方检定规程的技术角度阐述了温度传感器在检定上要注意的内容，探讨了大家容易忽略的问题，同时对结果进行了不确定度的评定示范。

【关键词】温度计量；矿用温度传感器；JJG（皖）38-2012

中图分类号：TP212.11

矿用温度传感器在煤矿等企业应用日益广泛，其通过输出频率、电流等信号实现了远程监控，并且可第一时间按预定程序自动对可能造成生产事故的原因进行初步控制，为安全技术人员争取了宝贵的时间。这些有利条件极大的方便了用户，但其使用环境特别恶劣，要准确计量必须充分考虑设备与环境条件的影响。2012年10月10号，安徽省质量技术监督局批准通过矿用温度传感器检定规程JJG（皖）38-2012，现对其注意事项简要阐述如下。

外观上，防暴标志Exib I标识清楚，外壳插接件采用航空接插头座，因温度传感器使用环境经常有可燃性气体，如甲烷、一氧化碳等，此结构与标志必不可少。检定环境不可有强电磁，因涉及远程信号传输的计量确认，强干扰下会出现错误判断。在基本误差的检定中，频率信号的误差计算可通过公式换算成温度后再计算误差值，例如温度范围（0～50）℃、频率范围（200～1000）Hz的传感器，换算公式为T=（F-200）/16. 因为此处涉及到频率的测量，有些检定人员便认为负载特性的检定毫无必要，其实不然，负载特性测量阶段，仪器外接500Ω电阻，目的在于模拟传感器信号远程传输时电路的电阻，同样，测量结果可换算成温度后计算误差。响应时间的测量在后续检定中一定要重视，随着仪器元器件的老化，仪器的报警功能可能会延迟或丧失，检定中，敏感元件从5℃转移到25℃水中时必须迅速，并随时注意敏感元件的密封情况，不可进水，水的渗入会改变其电阻值，从而引起读数误差。

因为温度传感器检定条件的严格，在对结果进行不确定度分析时应充分考虑相关因素，1、建立数学模型

Δt=td+d―ts

式中：Δt―示值误差；td―标准温度计示值；d―标准温度计修正值；ts―被检温度计示值。

2、灵敏系数

3、数字式矿用温度传感器测量不确定度的评定

被检表选用安徽三正电气有限责任公司生产的矿用温度传感器，分辨力为0.1℃；基本 误差≤±2.5%（F.S）。 以检定示值20℃为例来讨论。

3.1 标准温度计引入的标准不确定度分量

3.1.1 标准温度计估读误差引入的标准不确定度

标准温度计的分度值为0.1℃，读数分辨力为其分度值的1/10，即0.01℃，不确定度区间半宽为0.01℃，服从均匀分布，故 0.006℃

3.1.2 标准温度计读数视线不垂直引入的标准不确定度

标准温度计因视线不垂直的读数误差范围为±0.01℃，不确定度区间半宽为0.01℃，服从反正弦分布，故 0.007℃

3.1.3 恒温槽温场不均匀引入的标准不确定度

标准温度计与被检表的感温元件处在同一水平，故只需考虑恒温槽的水平温度均匀性。LT-95型恒温槽的水平最大温差均为≤0.01℃，则不确定度区间半宽为0.005℃，按均匀分布处理。故 0.003℃

3.1.4 恒温槽温度波动不均匀引入的标准不确定度

LT-95型恒温槽的温度波动度≤±0.01℃/30min，不确定度区间半宽为0.01℃，服从均匀分布，故 0.006℃

因为 、 、 、 互不相关，故

0.011℃

3.2 标准温度计修正值引入的标准不确定度

根据《二等标准水银温度计检定规程》附录A可知，二等标准水银温度计修正值的扩展不确定度U95=0.03～0.06℃，包含因子kp=2.01，故

0℃、50℃、100℃时，U95=0.03℃， 0.015℃

3.3 被检矿用温度传感器引入的标准不确定度

3.3.1 被检矿用温度传感器示值重复性引入的标准不确定度

四、合成不确定度

0.31℃

五、扩展不确定度

检测数字式矿用温度传感器的扩展不确定度的评定

取置信概率p=95%，有效自由度 eff=92 查t分布表并将有效自由度近似取整为92得到

kp=t95（92）=2.01

扩展不确定度 U95= t95（92）×uc=2.01×0.31=0.62 ℃

六、 测量不确定度的报告与表示

矿用温度传感器测量不确定度的报告与表示

测量20℃ 时其示值误差测量结果的扩展不确定度为

U95= 0.62℃ （k=2）

由此可见，用此方法测量矿用温度传感器示值误差总不确定度小于被测仪表允误差的1/3；符合检测要求。