工作用廉金属热电偶不确定度的评定

工作用廉金属热电偶不确定度的评定

在工业生产领域，热电偶被广泛应用于温度控制和温度读数中。热电偶合格与否，直接关系到产品的安全与质量问题。在热电偶检定中对其不确度的评定，具有重要的意义。

1.概述

1.1 测量依据：JJG351-1996《工作用廉金属热电偶检定规程》

1.2 环境条件：温度（23±5）℃，相对湿度：（45～75）%

1.3 测量标准

二等标准铂铑10—铂热电偶；6位半数表。

1.4 测量对象

Ⅱ级工作用镍铬-镍硅热电偶。

1.5 测量方法

比较法

2.数学模型

式中------被测热电偶在需测量温度点t的热电动势

------被测热电偶在测量时（温度为t’）的热电动势

------标准热电偶在需测量温度点t的热电动势

------标准热电偶在测量时（温度为t’）的热电动势

、-------标准、被检偶在需测量点温度t的微分热电动势

3.输入量的标准不确定度评定

3.1 输入量e被（t’）的标准不确定度u（e被）的评定

输入量e被（t’）的标准不确定度u（e被）不确定度来源于被测热电偶测量不重复性、数字表测量误差、检定炉温场分布不均、测量回路寄生电势以及热电偶参考端温度不均。

3.1.1 标准不确定度u（e被1）的评定

标准不确定度u（e被1）来源于被测热电偶测量不重复性，采用A类方法进行评定。以1000℃测量情况为例分析。

在1000℃点测量Ⅱ级工作用镍铬-镍硅热电偶10次，测得数据为41.320、41.320、41.321、41.322、41.322、41.322、41.323、41.324、41.325、41.324mV。则S1=0.0017mV

实际测量时，测量次数为4次，以测量值的平均值为测量结果。则该结果的标准不确定度为：

u（e被）= =0.00085mV=0.85μV υ（e被）=9

3.1.2 标准不确定度u（e被2）的评定

标准不确定度u（e被2）来源于数表测量误差，采用B类方法进行评定。当检测点为1000℃时，测量示值接近50mV，根据数表检定结果可知，最大示值误差为=±（37ppm*rdg+6ppm*200）=±0.00305mV。

在区间内可认为服从均匀分布，覆盖因子K= ，半宽为0.00152 mV

u（e被2）= =0.00088mV=0.88μV υ（e被2）=50

3.1.3 标准不确定度u（e被3）的评定

标准不确定度u（e被3）来源于检定炉温场分布不均，采用B类方法进行评定。由检定炉温场分布不均引起的最大误差不超过20μV，覆盖因子k= ，半宽为10μV因此

u（e被3）= =0.00577mV=5.77μV υ（e被3）=12

3.1.4 标准不确定度u（e被4）的评定

标准不确定度u（e被4）来源于测量回路寄生电势。由寄生电势测试结果可得，其寄生电势不超过±0.4μV。

u（e被4）= μV υ（e被4）=12

3.1.5 标准不确定度u（e被5）的评定

标准不确定度u（e被5）来源于热电偶参考端温度测量误差引起，采用B 类方法进行评定。

按照经验和试验可得，由参考端温度测量误差带来的最大误差为±8μV。在区间内可认为服从均匀分布，覆盖因子K= ，半宽a=8μV

u（e被5）= μV υ（e被5）=12

3.1.6标准不确定度u（e被）的合成

u（e被）= 7.5μV υ（e被）=70

3.2 输入量E标（t）的标准不确定度u （E标）的评定

u （E标）来源于二等标准热电偶分度值的不确定度和年稳定性，用B类方法进行评定。

3.2.1 标准不确定度u （E标1）的评定

u （E标）来源于二等标准热电偶分度值的不确定度。由不确定度分析报告可知，其不确定度为7.4μV。

所以u（E标1）=7.4μV υ（E标1）=50

3.2.2 标准不确定度u（E标2）的评定

标准不确定度u（E标2 ）主要来源于二等标准热电偶的年不稳定性，采用B类方法进行评定。合格期内的二等热电偶热电势的变化一般不超过±10μV，在区间内可认为服从正态分布，覆盖因子K=3，半宽a=10μV。

所以u（E标2）=10/3=3.3μV υ（E标2）=50

3.2.1标准不确定度u（E标）的合成

u（E标）= μV υ（E标）=100

3.3 输入量e标（t’）的标准不确定度u（e标）的评定

输入量e标（t’）的标准不确定度u（e标）主要来源于标准热电偶测量不重复性、数字表测量误差、测量回路寄生电势以及热电偶参考端温度不均。

3.3.1 标准不确定度u（e标1）的评定

标准不确定度u（e标1）来源于被测热电偶测量不重复性，采用A类方法进行评定。以1000℃测量情况为例分析。

在1000℃点测量Ⅱ级工作用镍铬-镍硅热电偶10次，测得标准热电偶电动势数据为9.582、9.582、9.582、9.582、9.582、9.583、9.583、9.583、9.583mV。则S1=0.75μV

实际测量时，测量次数为4次，以测量值的平均值为测量结果。则该结果的标准不确定度为：u（e被）= =0.38μV υ（e被）=9

3.3.2 标准不确定度u（e标2）的评定

标准不确定度u（e标2）来源于数表测量误差，采用B类方法进行评定。当检测点为1000℃时，测量示值接近10mV，根据数表检定结果可知，最大示值误差为=±（37ppm*rdg+6ppm*200）=±1.57μV。

在区间内可认为服从均匀分布，覆盖因子K= ，半宽为0.78 μV

u（e标2）= =0.45μV υ（e被2）=50

3.3.3 标准不确定度u（e标3）的评定

标准不确定度u（e标3）来源于测量回路寄生电势。由寄生电势测试结果可得，其寄生电势不超过±0.4μV。

u（e被4）= μV υ（e被4）=12

3.3.4 标准不确定度u（e标4）的评定

标准不确定度u（e标4）来源于热电偶参考端温度测量误差引起，采用B 类方法进行评定。

按照经验和试验可得，由参考端温度测量误差带来的最大误差为±0.4μV。在区间内可认为服从均匀分布，覆盖因子k= ，半宽a=0.4μV

u（e标4）= μV υ（e标4）=50

3.3.6标准不确定度u（e标）的合成

u（e标）= 0.81μV υ（e标）=50

3.4 由于输入量S标（t），S被（t）是在ITS-90温标下用近似的方法得到的，其因有效位数引起的标准不确定度因微小可忽略。

4 合成标准不确定度的确定

4.1 灵敏系数