铠装热电偶测量结果不确定度评定

铠装热电偶测量结果不确定度评定

1.校准方法

校准依据： JJF 1262-2010《铠装热电偶校准规范》

测量标准: 二等标准铂铑10-铂热电偶 ；2010型数字多用表，0.005级。 被测对象: 2级K 型铠装热电偶

测量过程：采用双极比较法进行校准，将二等标准铂铑10-铂热电偶（以下简称标准偶）与被校偶工作端对齐捆扎后放入卧式管型检定炉内中心点，在校准点温度上进行比较，测量标准偶和被校铠装偶的热电动势值。

2．数学模型 补被标标标证被被e )（)

（)

（e -)（)（+•+

=t S t S t e t e t e (1)

)（被t e －—被校铠装偶在校准温度点t 附近测得的热电动势算术平均值,mV ； 标证e ——标准热电偶证书上校准温度点t 的热电动势值，mV ；

)（标t e ——标准热电偶在校准温度点t 附近测得的热电动势算术平均值，mV ；

)（标t S ，)（被t S ——标准热电偶、被校铠装偶在校准温度点的微分热电动势，

μV/℃。

补e ——补偿导线修正值，mV 。 3.合成方差和灵敏系数

[][][][]2

补42

标32

标证22

被12）(）(）(）

(e u c e u c e u c e u c u c +++= （2） 其中灵敏系数：)（)（被被

1t e t e C ∂∂= )（)（)（)（标被标证被2t S t S t e t e C =∂∂=

)（)（)（)（标被标被3t t S t e t e C -=∂∂=

)（)（补被

4t e t e C ∂= 4．计算标准不确定度分量（以K 型铠装电偶校准点400℃，微分电动势42.24

μV/℃ 为例）

4．1 被校铠装电偶输入量)（被

t e 带来的不确定度)（被e u 输入量)（被

t e 的标准不确定度)（被e u ，其来源有被校铠装偶的重复性测量、电测设备测量误差、炉内径向温场的不均匀性、炉温的波动、转换开关接触电势、

参考端温度不等于0℃、补偿导线等。

4.1.1被校铠装偶重复测量带来的不确定度)（1被e u

标准偶对被校铠装偶在400℃共6组独立重复测量测量值是每一组校准记录次数据的平均值。测量值及计算结果（表一）按A 类方法评定，服从正态分布。

平均值的标准不确定度：

V s e u x μ932.16)（)

(1被≈=

4.1.2电测设备测量误差引入的不确定度)（2被e u

校准铠装热电偶使用的是KEITHLEY2010数字多用表，它的测量值误差为 ±（37×10-6读数+9×10-6量程），按对应校准点，读数取16.5mV ，量程100mV ，误差则为±1.510μV 。按均匀分布考虑，包含因子3=k ，

半宽为1.510μV 。标准不确定度为：

V e u μ872.0310

.51）(2被≈=

4.1.3检定炉径向温场不均匀引入的不确定度)（3被e u

校准时由于炉内径向温场不均匀，经测试最大差值为0.1℃，换算成热电势4.224μV ，按均匀分布考虑，包含因子3=k ，半宽为2.112μV ，则不确定

度为

V e u μ219.13112

.2）(3被≈=

4.1.4炉温波动引入的不确定度)（4被e u

每组独立测量时，由标准偶测得温场实际变化最大值为0.07℃，以校准点微分电势计算其带来的最大误差为 2.957μV ，按均匀分布考虑，包含因子

3=

k ，半宽为1.478μV,则标准不确定度为：

V e u μ853.03478

.1）(4被≈=

4.1.5转换开关接触电势引入的不确定度)（5被e u

转换开关接触电势允许误差±0.5μV ，按均匀分布考虑，包含因子

3=

k ，半宽为0.5μV,则标准不确定度为：

V e u μ289.035

.0）(5被≈=

4.1.6参考端不等于0℃引入的不确定度)（6被e u

参考端冰点恒温器允差±0.1℃，以微分电动势39.45μV/℃换算成热电势为3.972μV 。按均匀分布考虑，包含因子3=k ，则标准不确定度为

V e u μ189.23792

.3）(6被≈=

因此，输入量)（被

t e 的标准不确定度)（被e u 合成： ）

(）(）(）(）(）()(）(6被25被24被23被22被21被26

1

被2被e u e u e u e u e u e u e u e u i

i

i +++++=

=∑=

)(403

.3V μ≈ 4.2输入量)（标证

t e 带来的不确定度)（标证e u 标准偶在400℃温度点热电动势的标准不确定度)（标证e u ： V e u μ757.3)（标证≈

4.3输入量)（标

t e 带来的不确定度)（标e u 标准偶重复测量引入的不确定度)（标e u ：标准偶400℃共进行6组独立重复测量，测量值是每一次校准记录4次数据的平均值。测量值及计算结果见表二：

（表二） 平均值的标准不确定度：

V s e u x μ201.06)（)(标≈=

4.4补偿导线引入的不确定度)（补e u

经查阅资料，K 型补偿导线在35℃时引入的扩展不确定度为3.307μV ，包含

因子k=2,则不确定度为：

V e u μ654.12307.3)（补≈= 5标准不确定度分量汇总

K 型铠装偶400℃温度点标准不确定度分量汇总表：

6合成标准不确定度

[][][][]V e u c e u c e

u c e u c u c μ36.017）(）(）

(）(2

补42

标32

标证22

被

1

≈+++=

7扩展不确定度

V u k U c μ34036.172≈⨯=•= ；2=k 换算成温度为0.80℃