1贵金属热电偶不确定度

贵金属热电偶热电动势和温度示值偏差测量不确定度评定
一、概述
1.1测量依据：JJG141-2013《工作用贵金属热电偶检定规程》
1.2标准器具：测量范围（419.527~1084.62）℃的一等标准铂铑10-铂热电偶
100mV档年度误差±(37×10-6RD+9×10-6RG)mV的数字多用表2010
1.3被校对象：测量范围（0~1100）℃分度值为S，准确度等级为I级的工作用贵金属热电偶
1.2校准方法：将一等标准铂铑10-铂热电偶（以下简称标准热电偶）和工作用铂铑10-铂热电偶（以下简称被检热电偶）捆扎后放入管式检定炉，用双极比较法在锌、铝、铜三个温度点进行检定。

分别计算算术平均值，最后得到被检热电偶在各温度点的热电势值。

二、测量模型
被校热电偶在校准温度点上（参考端为0.0℃时）的测量模型
(1)
证被标
式中：
——被校热电偶在某校准温度点的热电动势值，mV；
——标准热电偶证书上某校准温度点的热电动势值，mV;
证
——被校热电偶在某校准温度点附近，测得的热电动势算术平均值，mV；
被
——标准热电偶在某校准温度点附近，测得的热电动势算术平均值，mV；
标
三、不确定度传播公式
测量模型中各个输入量的不确定度相互独立，根据不确定度传播率：
(2)
证被标被标被标其中，灵敏系数：
证
被
标
相关系数：
被标
四、标准不确定度评定
主要不确定度来源：测量重复性、标准热电偶、电测设备、分度复现性、扫描开关、参考端不为0℃、炉温波动等。

在锌铝铜三个校准点，重复性情况大致相同，故对其在任意一个校准点进行重复性分析，可代表其在其他温度点重复性情况。

现以铜（1084.62℃）凝固点测量的数据为例进行分析
4.1测量重复测量引入的标准不确定度
用一等铂铑10-铂热电偶作为标准校准I级热电偶。

测得被校偶的5组每组10个重复性测量数据。

用A类方法进行评定，合并样本标准偏差为：
=0.78(μV)
实际测量以4次测量值的平均值作为测量结果，故
=0.39(μV)
测得标准偶的5组每组10个重复性测量数据。

用A类方法进行评定，合并样本标准偏差为：
=0.52(μV)
实际测量以4次测量值的平均值作为测量结果，故
=0.26(μV)
电测设备的测量分辨力为0.1μV，由其引入的不确定度分量(μV)，与、相比很小，值考虑重复性引入的不确定度分量
=0.47(μV)
4.2标准热电偶引入的标准不确定度，用B类方法进行评定
依据JJG2003-1987热电偶检定系统可知，一等标准铂铑10-铂热电偶在
(419.527~1084.62)℃范围内的扩展不确定度为U=0.6℃，包含因子，对应的标准
不确定度为0.2℃，以微分电动势
锌=9.64μV/℃，
铝
=10.40μV/℃，
铜
=11.80μV/℃计
算，则标准不确定度为：
锌 1.93(μV)、铝 2.08(μV)、铜 2.36(μV)
4.3电测仪器测量被校热电偶引入的标准不确定度，采用B类方法进行评定
电测仪器使用的数字表为KEITHLEY2010，其测量值的误差按一年内的准确度
±(37×10-6RD+9×10-6RG)mV计算，对应的锌、铝、铜校准点读数RD分别为3.447 mV 、5.860 mV、10.575mV，量程RG=100mV，则最大允差分别为：±1.04μV、±1.12μV、
±1.29μV按均匀分布考虑，包含因子，则标准不确定度为：
锌0.59(μV)、铝0.65(μV)、铜0.75(μV)
4.4电测仪器测量标准热电偶引入的标准不确定度，采用B类方法进行评定
标准热电偶与被校热电偶分度号相同，用同一数字多用表，评估方法同4.3，经过
计算得：
锌0.59(μV)、铝0.65(μV)、铜0.75(μV)
4.5分度复现性引入的标准不确定度，用B类方法进行评定
校准时，因两次捆扎装炉和炉子温场的变化给测量结果带来影响，这些影响主要
表现在两次分度测量的差值上。

由规程7.3.6.4可知，在锌铝铜凝固点两次分度测量的
数值允差分别为3μV 、3μV 、5μV，即测量值的变化区间为3μV 、3μV 、5μV，则半
宽a分别为1.5μV、1.5μV、2. 5μV，按均匀分布处理，包含因子，可知
锌0.87(μV)、铝0.87(μV)、铜 1.45(μV)
4.6低电势扫描开关寄生电势引入的标准不确定度，采用B类方法进行评定
扫描开关寄生电势最大值为0.4μV，按均匀分布考虑，包含因子，取半宽为
0.4μV，则标准不确定度为：
0.23(μV)
4.7参考端温差引入的标准不确定度，用B类方法进行评定
经测量参考端不为0℃，最大误差为±0.05℃，铂铑10-铂热电偶在冰点的微分电势5.40μV/℃，计算，换算成热电势值为±0.27μV。

按均匀分布考虑，包含因子，
取半宽为0.27μV，则标准不确定度为：
=0.16(μV)
4.8炉温波动引入的标准不确定度，用B类方法进行评定
根据JJF1637-2017要求，采用双极比较法测量读数过程中，温度的变化不大于0.1℃/min，设每次测量标准偶与被检偶时的炉温变化不超过0.1℃，区间半宽a=0.05℃，按
均匀分布考虑，包含因子，则标准不确定度为0.029℃。

以锌铝铜各点的微分电
动势
锌=9.64μV/℃，
铝
=10.40μV/℃，
铜
=11.80μV/℃计算，则标准不确定度为：锌0.28(μV)、铝0.30μV)、铜0.34(μV)
4.9合成标准不确定度
标准不确定度分量、、、、、彼此独立不相关，且灵敏系数为1,。

引入、
两个不确定度分量的两个输入量
被、
标
强相关，
被
变化
被
会使
标
等量变化
标
，
则两者的相关系数估计为：
被标标被
合成标准不确定度为
因为、两不确定度分量大小相等，且正强相关，相关系数为1，两个分量的灵敏系数都为1，但符号相反，因此由、及协方差引入的不确定度相互抵消。

合成标准不确定度变为：
五、标准不确定度分量汇总表
5.1S
5.2合成标准不确定度的计算
锌点：锌=5.08(μV)(0.53℃)
铝点：铝=5.15μV) (0.50℃)
铜点：铜=5.41 (μV) (0.46℃)
六、测量结果的扩展不确定度
按包含概率，取包含因子，扩展不确定度，得：
锌点：=1.0℃
铝点：=1.0℃
铜点：=1.0℃。