配热电阻工业过程测量记录仪不确定度评定

本次评定的对象为
自动平衡记录仪：0.5级、Ptl00、(-100～+600)℃，最大允许误差±3.5℃。
1.5、测量过程
a)按JJG 74-2005的检定方法，在测量范围内选择5个测量点，包括上限值和下限值在内基本均等。
自动平衡记录仪的测量点(℃)为-100℃，0℃，200℃，400℃，600。
b)从下限值开始进行上、下行程三个循环的测量，以三个测量循环中同一行程的平均值计算示值误差，作为测量结果。
输入量ts的不确定度来源主要来自标准器的示值误差（连接专用导线符合检定规程要求，其影响量可以忽略不计；温、湿度影响也可以忽略不计）。
用ZX25a直流电阻箱作为标准器时标准不确定度u(ts)。根据ZX25a直流电阻箱输出信号的大小和热电阻类型，查表1的Δ。按均匀分布考虑，u(ts)=|Δ|/ 。见表3。
根据以上方法，最终评定出各个精度等级、分度号在不同温度点的测量扩展不确定度如下表所示：
不同精度等级、分度值在各个温度点示值测量结果扩展不确定度评估
（单位：℃）
温度点
U(k=2) （0.2级）
U(k=2) （0.5级）
Pt100
Cu50
Pt100
Cu50
-50
0.12
0.20
0.21
0.25
-40
0.12
±0.008
±0.015
±0.021
±0.019
±0.036
注：ZX54直流电阻箱为0.01级电阻器，对应于热电阻各温度点的阻值最大允许误差列于表1。
1.4、被测对象
工业过程测量记录仪的总的测量范围从-200℃～+650℃，配以不同类型的热电阻，测量范围可以有多种；仪表的允许误差通常以±a%·FS表示，其中a为准确度等级指数，FS为仪表的电量程（Ω）。
0.18
0.21
0.25
-30
0.12
0.18
0.22
0.25
-20
0.12
0.18
0.22
0.25
-10
0.12
0.18
0.22
0.25
0
0.13
0.20
0.23
0.28
10
0.13
0.20
0.23
0.28
20
0.13
0.20
0.23
0.28
30
0.13
0.20
0.23
0.28
40
0.13
0.20
0.29
130
0.14
0.22
0.24
0.29
140
0.14
0.22
0.24
0.29
150
0.14
0.25
0.24
0.30
200
0.14
0.24
250
0.14
0.24
300
0.15
0.25
350
0.15
0.25
400
0.16
0.26
450
0.18
0.27
500
0.18
0.28
550
0.19
0.29
600
c2=∂ΔA/∂As=-1
4.2、标准不确定度汇总表
输入标准不确定度汇总于表4
表4标准不确定度汇总表
标准不确定度分量u(xi)
不确定度来源
标准不确定度(Ω)
cj
|cj|·u(xi)
(Ω)
u(td)
1
0.0433
u(td1)
读数机构
0.0366
u(td2)
测量重复性
0.0232
u(ts)
ZX54示值误差
5、扩展不确定度的评定
报告的扩展不确定度根据合成标准不确定度乘以包含因子k=2，它达到的置信概率近似于95%。不确定分量之中含有非正态分布的组分，鉴于本检测的目的在测量最后结果中作简化处理，不再考虑实际分布形式，统一按正态分布处理。
扩展不确定度U95为U95= k·uc
本例中自动平衡记录仪示值误差测量结果不确定度的报告可以按下表的方式给出。
3.1.1、仪表读数机构对刻度导致的标准不确定度u(td1)
由仪表读数机构导致的标准不确定度u(td1))可以采用B类评定方法进行评定。由仪表读数机构导致的读数误差区间半宽a一般为仪表允许误差的1/20～1/40。
自动平衡电桥：通常取a=0.05a%·FS=0.0634Ω，按均匀分布考虑，包含因子
因此u(td1)= =0.0366Ω。
0.20
0.30
650
0.20
0.30
表3用ZX54直流电阻箱作为标准器时的u(ts)
RTD类型
测量(输出)信号范围t(℃)
u(ts)(Ω)
Cu50
-50≤t<0
0≤t<100
100≤t≤150
0.004
0.009
0.009
Ptl00
-200≤t<-50
-50≤t<0
0≤t<200
200≤t<400
400≤t<600
600≤t≤800
0.004
按测量点查
[u(ts)]表3
-1
0.004
0.007
0.010
0.016
0.021
4.3、合成标准不确定度的计算
输入量td及ts相互间彼此独立，所以合成标准不确定度可按下式得到：
uc(Δ-100)=0.043Ω、uc(Δ0)=0.044Ω、uc(Δ200)=0.044Ω、uc(Δ400)=0.046Ω、uc(Δ600)=0.048Ω；
1.6、不确定评定举例
0.5级自动平衡电桥(-100～+600)℃，在100℃处进行正常检定，测得数据如下表2：
次数
检定点(Ω)
1
138.47
2
138.54
3
138.43
平均值
138.48
经数据修约后，该仪表在100℃点上的测量结果：y=138.48Ω
1.6、评定结果的使用
在符合上述条件的情况下，可以根据仪表配用热电阻的类型和测量范围，采用本不确定度的评定方法给出相应的评定结果。
计量检定或校准结果的不确定度评定
1、概述
1.1、测量依据：
工业过程测量记录仪的测量方法依据JJG 74-2005 《工业过程测量记录仪检定规程》
1.2、测量环境：温度(20±5)℃；相对湿度45%～75%RH
1.3、测量标准：用直流电阻箱作为测量标准，选用ZX54直流电阻箱。它的主要技术指标如表1所示：
2、数学模型
ΔA=Ad-As
式中：ΔA——仪表上（下）行程时的基本误差（Ω）；
Ad——被检刻度线仪表示值所对应的标称电量程（Ω）；
As——上（下）行程时标准器的示值（Ω）；
3、输入量的标准不确定度评定
3.1、输入量td的标准不确定度u(td)的评定
输入量td的不确定度来源主要为仪表读数机构对刻度的误差和测量重复性。
0.23
0.28
50
0.13
0.20
0.23
0.28
60
0.13
0.20
0.23
0.28
70
0.13
0.20
0.23
0.28
80
0.13
0.20
0.23
0.28
90
0.13
0.20
0.23
0.28
100
0.14
0.22
0.24
0.29
110
0.14
0.22
0.24
0.29
120
0.14
0.22
0.24
3.1.2、测量重复性导致的标准不确定度u(td2)
u(td2)可以通过连续测量得到的测量列，采用A类评定方法进行评定。
0.5级Pt100(-100～+600)℃的仪表，在100℃处进行连续10次测量，得到测量列为138.47，138.54，138.43，138.51，9138.43，138.47，138.51，138.47，138.54，138.51℃。平均值为 =138.488Ω。
0.004
0.007
0.010
0.016
0.021
本例仪表各测量点的u(ts)为：
u(-100)=0.004Ω，u(0)=0.007Ω，u(200)=0.010Ω，u(400)=0.016Ω，u(600)=0.021Ω；
4、合成标准不确定度的评定
4.1、灵敏wenku.baidu.com数
数学模型ΔA=Ad-As
灵敏系数c1=∂ΔA/∂Ad=1
测量点(℃)
扩展不确定度U95(Ω)（k=2）
扩展不确定度U95(℃)（k=2）
-100
0.086
0.21
0
0.088
0.23
100
0.088
0.24
200
0.088
0.24
400
0.092
0.26
600
0.096
0.30
扩展不确定度U95(Ω)不大于仪表最大允许误差的1／5。
常见的工业过程记录仪测量精度以0.2级、0.5级为主。其它不同分度号、不同量程的工业过程测量记录仪的示值误差的测量结果的扩展不确定度参照上述方法评定。
表1 ZX54直流电阻箱主要技术指标
RTD类型
测量(输出)信号范围t
(℃)
最大允许误差Δ
(Ω)
Cu50
-50≤t<0
0≤t<100
100≤t≤150
±0.009
±0.013
±0.017
Ptl00
-200≤t<-50
-50≤t<0
0≤t<200
200≤t<400
400≤t<600
600≤t≤800
±0.004
单次实验标准偏差为 =0.0402Ω
实际测量情况是在重复性条件下同一行程连续测量3次，以3次测量的平均值作为测量结果，则可以得u(td1)= =0.0232Ω。
3.1.3、输入量td的标准不确定度u(td)计算
由于td1和td2彼此相互独立，因此
u(td1)=0.0433Ω。
3.2、标准器输入量ts的标准不确定度u(ts)的评定