工業(yè)鉑電阻不確定度CMC評(píng)定

工業(yè)鉑熱電阻測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定1.概述1.1測(cè)量依據(jù)：JJG229-2010《工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程》。1.2測(cè)量環(huán)境條件：溫度（15?35）°C，濕度（30?80）%RH。1.3測(cè)量用標(biāo)準(zhǔn)器1.3.1二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)證書給出：r=25.05990tp重測(cè)數(shù)值：R=25.05900tp1.3.2電測(cè)設(shè)備數(shù)字多用表：±（0.0050%*讀數(shù)+0.0002%*量程）1.4測(cè)量方法：比較法進(jìn)行測(cè)量。將二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)與被檢鉑熱電阻同時(shí)插入冰點(diǎn)和100C、300C的恒溫油槽中待溫度穩(wěn)定后通過(guò)測(cè)量與被檢的值，由標(biāo)準(zhǔn)算出實(shí)際溫度然后通過(guò)公式計(jì)算得出被檢的實(shí)際值R‘、R'和R/.0 100 3002、數(shù)學(xué)模型測(cè)量誤差的數(shù)學(xué)模型：人 R-RAt人 R-RAt= it-(dR/dt)ti—=At-At*(dWs/dt) iitt式中符號(hào)的含義同正文。從數(shù)字模型中可以觀察到，輸入量有：RiR*,R*和Ws。i tp tTOC\o"1-5"\h\z(dR/dt)、(dWs/dt)、(dR/dt) 、(dWs/dt) 、(dR/dt) 、t=0 t t=0 t=100 t t=100 t=300(dWs/dt) 的不確定度很小，可以忽略不計(jì)。t t=3003、輸入量At的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(At)的評(píng)定ii有4個(gè)主要不確定度來(lái)源：測(cè)量重復(fù)性，插孔之間的溫差，電測(cè)設(shè)備，測(cè)量電流引起的自熱。3.1測(cè)量的重復(fù)性u(píng)(At)——A類不確定度i1a)檢定0°C時(shí)的測(cè)量數(shù)據(jù)如下(Q):99.9738、99.9737、99.9741、99.9736、99.9728、99.9731、99.9735、99.9740、99.9732、99.9737算術(shù)平均值x=99.973550單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差s=耳1 =4.09X10_40N-1實(shí)際測(cè)量以6次測(cè)量值平均值為測(cè)量結(jié)果，所以u(píng)(R)=s\.6=1.67X訂10-40，換算成溫度u(At)~0.43mKi1b)檢定100C時(shí)的測(cè)量數(shù)據(jù)如下(0):138.4767、138.4777、138.4772、138.4778、138.4773、138.4779、138.4775、138.4769、138.4782、138.4769算術(shù)平均值x=138.477410I藝(X_單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差s=I- =4.93X10-40一 N-1實(shí)際測(cè)量以6次測(cè)量值平均值為測(cè)量結(jié)果，所以u(píng)(R)=s\，6=2.02X訂10-40，換算成溫度u(At)~0.53mKi1c)檢定300C時(shí)的測(cè)量數(shù)據(jù)如下(0):212.0152、212.0166、212.0159、212.0163、212.0152、212.0145、212.0156、212.0159、212.0163、212.0154算術(shù)平均值X=212.0156909°(XX)2單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差s=】|— =6.37X10_40一n-1實(shí)際測(cè)量以6次測(cè)量值平均值為測(cè)量結(jié)果，所以u(píng)(R)=s/詔=2.60Xi110-40，換算成溫度u(At)?0.73mKi13.2插孔之間的溫差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(At)——B類不確定度i2冰點(diǎn)槽插孔之間的溫差很小，可以忽略不計(jì).恒溫油槽插孔之間的溫場(chǎng)均勻度不差過(guò)0.01°C,檢定過(guò)程中溫度波動(dòng)不大于土0.02C/10min，因標(biāo)準(zhǔn)和被檢的時(shí)間常數(shù)不同，估計(jì)將有不大于0.01C的遲滯。均服從均勻分布，k=<3，因此在100C、300C時(shí)u(At)=°.°呼=8.16mKi2 v'33.3電測(cè)設(shè)備引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(At)——B類不確定度i3數(shù)字多用表的測(cè)量誤差是主要的不確定度來(lái)源，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)引起的不確定度相對(duì)很小忽略檢定0C時(shí)，數(shù)字多用表的半寬為0.0050%x1000+0.0002%x1X1030=0.0070在區(qū)間內(nèi)為均勻分布，k，因此u(AR)=0.007=4.04x10-30i3 J3換算成溫度：u(At)=4.04*10-3=10.4mKi3 0.39083檢定100C時(shí)，數(shù)字多用表的半寬為0.0050%x138.510+0.0002%x1X1030=0.0090在區(qū)間內(nèi)為均勻分布，k=込，因此u(AR)=0009=5.2x10-3Qi3 J3換算成溫度：u(At)=5.2*10=13.8mKi3 0.37928檢定300°C時(shí)，數(shù)字多用表的半寬為0.0050%x212.05Q+0.0002%x1X103Q=0.013Q在區(qū)間內(nèi)為均勻分布，k=朽，因此u(AR)=0.013=7.5x10-3Qv'3換算成溫度：u(At)=耳!^=21.1mKi3 0.356183.4、自熱引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(At)——B類不確定度i4電測(cè)設(shè)備供感溫元件的測(cè)量電流為1mA，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)感溫元件一般有加Q的影響，作均勻分布處理，k=.-■3，則u(AR)=1.15X10-3Q14換算成溫度分別為：0C：u(At)=2.95mK100C： u(At)=3.04mKi4 i4300C：u(At)=3.22mKi44.u(At)的計(jì)算i由于上述4個(gè)不確定度之間相互獨(dú)立，因此合成為0C時(shí)u(At)={0.432+10.42+2.952=10.9mKi100C時(shí)u(At)=、?0.532+8.162+13.82+3.042=16.4mKi300C時(shí)u(At)=f0.732+8.162+21.12+3.222=22.9mKi5輸入量At*的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(At*)ii

主要有4個(gè)不確定度來(lái)源：標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻的復(fù)現(xiàn)性和電阻比值的周期穩(wěn)定性，電測(cè)設(shè)備的測(cè)量誤差，測(cè)量電流引起的自熱.5.1二等鉑電阻復(fù)現(xiàn)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(At*)i1按規(guī)程要求，水三相點(diǎn)處為U二5mK,k=2.58；水沸點(diǎn)附近99U二3.4mK,k=2.58；300°C附近u二3.6mK,k=2.589999因此,0C：u(At*)=1.94mK100C：u(At*)=1.32mKi1 i1300C：u(At*)=1.40mKi15.2電測(cè)設(shè)備引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(At*)r*和r*為同一電測(cè)設(shè)備測(cè)量，測(cè)量結(jié)果具有相關(guān)性。對(duì)Ws=R全

t tp tR*tptR*2tpR*tp微分：dWs=吆-R"dRP=tR*2tpR*tptR*tpWs的最大誤差為土°0”，估計(jì)為均勻分布，k 則tp25.05320.001X(1- )檢定0C時(shí)：u(Ws)= 25.竺0=5.33X10-95.0590x込u(At*)=5.33X10-9~0.0014mKi2 (dWs/dt)t t=00.001X(1-34.8965)檢定100C時(shí)：u(Ws)= 25?90=9.04X10-6i 25.0590x爲(wèi)u(At*)=9.04X10-6~2.38mKi2 (dWs/dt)t t=1000.001X(1-53.6983)檢定300C時(shí)：u(Ws)= 25.?90=2.63X10-5i 25.0590xj3u(At*)=2.63"5 ~7.25mKi2 (dWs/dt)t t=3005.3測(cè)量電流自熱引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(At：3)二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)在冰點(diǎn)槽的檢定過(guò)程中自熱最大不超過(guò)4mK,為均勻分布k=打，則u(At；3)=4耙=2.31mK5.4標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)ws引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(At；4)t由于Ws是標(biāo)準(zhǔn)證書中給出的，引起溫度的不確定度可以用周期穩(wěn)定t性來(lái)評(píng)估，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)檢定規(guī)程可知0°c、100°C分別為10mK、14mK，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)檢定規(guī)程估計(jì)300C時(shí)為：16mK按均勻分布k二朽，則0C時(shí)：u(At*)=10mK/朽=5.77mK；i4100C時(shí)：u(At*)=14mK/啟=8.08mK，i4300C時(shí)：u(At*)=16mK/.j3=9.24mK。i45.5u(At*)的計(jì)算i檢定0C時(shí) u(At；)^.1.942+0.002+2.312+5.772^6.5mK檢定100C時(shí)u(At*) .'1.322+2.382+2.312+8.O82~8.9mKi檢定300C時(shí)u(At*)=v.i.4O2+7.252+2.312+9.242~12.1mKi6合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表如下標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(x)i不確定度來(lái)源標(biāo)準(zhǔn)不確定度值/mK靈敏系數(shù)不確定度分里|c|u(x)i i

u(At)iu(At)ii測(cè)量重復(fù)性0.430.530.73110.916.422.9u(At)i2插孔間溫差0.008.168.16u(At)i3電測(cè)設(shè)備誤差10.413.821.1u(At)i4自熱影響2.953.043.22u(At*)iu(At*)ii標(biāo)準(zhǔn)熱電阻復(fù)現(xiàn)性1.941.321.40-16.58.912.1u(At*)i2電測(cè)設(shè)備誤差0.002.387.25u(At*)i3自熱影響2.312.312.31u(At*)i4標(biāo)準(zhǔn)熱電阻穩(wěn)定性5.778.089.24檢定0°C時(shí) uc(Ato)10.92+