不确定度报告-温度、温升

A1 温度-热电偶法
A1.1 目的
用热电偶与数字式图表记录仪组成的系统测量电器产品的温度。

A1.2 检测方法和步骤
1）根据电器的检测要求, 选用合适的热电偶与图表记录仪；
2）按照操作规程规定, 确定电动机绕组表面测量点（温度最高点）, 用专用粘接胶将热电偶的测量端固定在绕组表面上。

预留粘胶固化干燥的时间；
3）将热电偶连接到图表记录仪的输入端上；
4）样品按图A1-1接线, 电动机带实际风扇负载运行。

环境温度符合样品的检测标准要求；
5）通过稳压器给被试样品供电；
6）启动图表记录仪, 设置A/D转换时间为20ms, 开始记录温度；
7）监测样品的发热过程, 记录温度上升曲线；
绕组温度稳定后, 记录稳定的温度值；
如果需要, 重复进行5）-8）步骤若干次, 获取重复的温度数据。

图A1-1 原理图
检测样品描述:
本例中, 具体测量空调器风扇电动机带实际风扇运行状态下的绕组温度, 电动机的额定参数为220V, 50Hz, 160W（P1）, B级绝缘。

检测标准要求：电动机在正常运行状态下, 绕组温度不得超过110℃。

A1.3 数学模型
本项目由图表记录仪直接读数, 记录温度值, 数学模型为: T=T 2
式中: T2-试验结束时的温度显示值, ℃；
注：本例子使用热电偶和图表记录仪一体校准, 如果热电偶和图表记录仪分开单独校准, 则应加上热电偶修正值To 。

方差和传播系数
()()()()2222222
22
T u T c T u T
f T u =⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛∂∂= ()()()
22
2
21T u T u T c ==
A1.4 不确定度分量识别
从检测设备、环境、样品、检测方法和程序、人员等方面识别影响检测结果不确定度的分量见图A1-2。

A1.5 不确定度分量的量化 A1.5.1不确定度分量量化的分析
在图A1-2的基础上对各分量进行分析和合并, 并将对总不确定度贡献小于1/5的分量予以忽略, 得出量化后的因果图A1-3。

电源电压波动 环境温度波动
t (℃) 校准 A/D 转换时间 分辨率 系统稳定性
重复性
测量系统
图A1-3
1）使用数字式图表记录仪和热电偶组成温度测量系统, 该系统的热电偶与图表记录仪固定连接使用, 热电偶和记录仪作为一个整体校准, 热电偶的线性、热电偶与记录仪的连接分量、热电偶的校准和记录仪的校准都已包含在系统的校准不确定度中； 2）测量系统校准时的环境温度为20℃, 电器检测环境温度一般在20±5℃范围内, 根据仪器的自动冷端补偿特性, 校准时已评估了仪器使用中环境温度变化的影响；
3）测量系统的分辨率等于0.1℃, 按矩形分布, 其标准不确定度为0.03℃, 影响很小, 给以忽略；
4）热电偶的常用固定方式有粘接、焊接、绑扎和贴置等几种安装方法, 不同的方法直接影响不确定度分量。

本例子采用专用粘接胶由熟练的人员粘接, 经验证明其标准差小于0.05℃,故给予忽略。

注：从分析上可知, 在以上几种固定方式中, 粘接是较好的方法。

粘接能使热电偶可靠地紧贴在测量物体表面, 使热电偶的测量点有效避免环境波动的影响, 还能避免氧化, 这使它优于其它三种方式。

同时还应注意对不同的测量温度, 选用不同耐温值的粘胶。

A1.5.2 标准不确定度
1） 测量系统重复性
重复测量5次绕组热稳定后的温度, 见表A1-1。

表A1-1 绕组温度重复测量数据
不确定度为:
32.905
6
.4515
1
_
==
=
∑=n
x
x i i
℃ 139.020
388
.0)
15(5)(5
1
2
_
1==
--=∑=i i
x x
u ℃ 2） 测量系统的校准
热电偶连接图表记录仪一体校准。

校准证书已给出置
信水平95%时, 包含因子 , 扩展不确定度 ℃, 则标准不确定度
10.02/2.02==u ℃
3） 图表记录仪的A/D 转换时间
温度记录仪的A/D 转换时间设置为20ms, A/D 转换造
成的响应滞后, 其不确定度为均匀分布, 当温度进入稳定区后, 其显示值等可能出现的区间宽为0.5℃, 则其不确定度为:
14.032/5.03==u ℃
4） 测量系统的稳定性
测量系统稳定性按月稳定性计算。

根据温度记录仪说
明书, 90天和1年期的准确度分别为±0.49℃和±0.54℃, 算出月稳定性的标准差:
006.03
1249
.054.04=--=
u ℃
5）电压波动
在电源波动中, 主要的影响量来自电压波动, 一般要求电压波动在2%以内。

本试验电源通过稳压器给样品供电。

在运行负载下, 电压波动小于1%。

电压波动呈正态分布。

从大量的绕组发热试验总结出, 发热绕组温度的变化随试验电压的波动呈线性相关, 线性度约为1.0。

故试验电源波动产生的标准不确定度为
33.03
.15==
u ℃ 6） 环境温度波动
在装有温度调节装置的环境中, 环境温度一般在调节装置设定的温度点附近波动。

本次试验在装有空调器的房间进行, 环境温度波动范围在±1℃之间。

对监测的环境温度波动曲线进行统计分析, 发现这种波动符合三角形分布。

从大量的发热试验得知, 发热物体的表面温度的变化随环境温度波动呈线性相关, 线性度约为0.75。

故环境温度波动产生的不确定为
31.06
175.03=⨯=
u ℃
A1.5.3 标准不确定度一览表
表A1-2 标准不确定度一览表
A1.6 合成标准不确定度
合成标准不确定度为:
A1.7 扩展不确定度
将合成标准不确定度乘以包含因子2得到扩展不确定度U 。

008.1504.02=⨯=U ℃ A1.8 不确定度的最后报告
热电偶法测量温度, 测量值的扩展不确定度 ℃ 由合成标准不确定度 ℃, 使用包含因子 而得。

测量绕组温度T 为 )008.132.90(±℃
6 6。