試析數字溫度二次儀表檢定裝置的測量不確定度評定

許俊興

摘要：在現代工業生產進行測量以及控制的過程中，為直接實現對反映溫度和現實溫度的精準控制，數字溫度二次儀表被廣泛地應用。故而做好對數字溫度二次儀表檢定裝置的測量工作具有非同凡響的意義。本文著重探討了數字溫度二次儀表檢定裝置測量的不確度評定，以期對數字溫度二次儀表的測量準確性起到積極的促進作用。

關鍵詞：數字溫度；二次儀表；檢定裝置；不確定度評定

1 數字溫度二次儀表的測試原理和測試方法

1.1 數字溫度二次儀表的測試原理

接入數字溫度二次儀表的信號輸入端口，接通電源，此次數字溫度二次儀表將顯示出數字溫度二次儀表所測量的室內溫度。在所測室內溫度正確且滿意的情況之下，選擇以起始量程著手進行增大輸入信號，分別給數字溫度二次儀表輸入各個需要被測點溫度對應的標準電量值，同時讀取數字溫度二次儀表所對應著的相應指示值。

1.2 數字溫度二次儀表的測試方法

使用標準的直流電源以此來模擬熱電偶向數字溫度二次儀表輸入的待測直流電壓信號，使用數字溫度二次儀表對配熱電偶實施檢定測試。4808型的多功能標準源其顯示值是A_s，借以熱電偶分度表轉化為標準值是t_s的溫度值，被檢表示值為t_d，被檢表所對應的示值誤差公式如下所示：

使用直流電阻箱來模擬熱電阻對數字溫度二次儀表輸入相應的電阻信號，從而實現對配熱電阻的二次儀表的檢定工作。ZX78型號直流電阻箱其顯示值是A_s，其經工業鉑銅熱電阻的分度表轉換成的標準溫度值是t_s，被檢表示值為t_d，被檢表所對應的示值誤差公式如下所示：

△t=t_d-t_s±b （2）

其中，b為儀表對象的顯示分辨力。2數字溫度二次儀表檢定裝置的不確定度分析

2.1 描述被測量建立數學模型

示值基準法和輸入基準法是JJG 617-1996所規定的對配熱電偶進行檢定的方法。以4808多功能標準源對應的K型熱電偶SR94型數字溫度二次儀表，以標稱電量值法開展檢定工作，其示值誤差如下所示：

2.2 不確定度來源

100 mV的4808多功能的標準電源其引入不確定度分量為u₁[t_s]。

4808多功能的標準電源進行上級校準工作可引入的相關不確定度分量為u₂（t_s）。

被檢測儀表的分辨力進行引入的不確定分量為u|t_d|。

冰點瓶和補償導線進行引入的不確定度分量為u（t_e）。

3 該標準裝置檢定熱電阻型二次儀表的不確定度分析

3.1 描述被測量建立數學模型

3.2 不確定度來源

100Ω檔年的ZX78型直流電阻箱可被允許的誤差限進行引入的不確定度分量為u₁[t_s]；ZX78型的直流電阻箱其上級校準進行引入的不確定度分量為u₂（t_s）；ZX78型的直流電阻箱其分辨力進行引入的不確定度分量為u₃（t_s）；輸入檢儀表的不確定度分量為u|t_d|；二次引入的不確定度分量為u（△_t）；

3.3 不確定度評定

對Pt100的熱電阻進行測溫的范圍為（-200～600）℃，選擇200℃的點來進行不確定度的評定。

（1）在環境溫度為18～22℃時，對需要檢定的ZX78型的直流電阻箱向被檢儀進行模擬信號的輸入，其中檔年為100Ω的可允許誤差是±（讀數×0.005%+2 mΩ）·-200℃下Pt100的熱電阻的電阻值是18.52Ω，其所對應的電量值溫度變率是0.432 3Ω/℃。

（2）根據ZX78的檢定周期證書及其不確定度可知，ZX78型的直流電阻箱其進行上級校準后引入的不確定度分量如下：

上述分量與其他分量相比太小，故而忽略不計。

（3）根據ZX78型直流電阻箱的使用說明書可知，其分辨力進行引入的不確定度分量為：

（4）被建議表的分辨力標準不確定度

4 測量標準不確定度的驗證

本裝置的技術指標如下：

（1）測量范圍為（-200～1600）℃

（2）其擴展的不確定度如下：

配熱電偶為500℃時：U=ku_c=0.12（℃）（k=2）。

配熱電阻為-500℃時：U=ku_c=0.06（℃）（k=2）。

最后，將4808型號的多功能標準源以及ZX78型的直流電阻箱送往上級的專門計量機構進行檢定，其結果均為|△|≤U（其中△是示值誤差），故而本次測量結果符合要求。

5 結束語

盡管數字溫度儀表具有穩定性好、準確性高、平均無故障時間長等諸多優點，但是由于每個工廠的使用環境、對數字溫度二次儀表的應用環境，以及操作人員對數字溫度二次儀表的使用方法等的不同，會不同程度地對數字溫度二次儀表的準確性產生影響。目前在對數字溫度二次儀表裝置測量準確性的維護和保養上還缺乏相應的研究，需要在今后的理論以及實踐工作中進行進一步探討和總結。