校驗儀檢定配熱電偶數字溫度二次儀表不確定度探析

葉毓杰

摘要：本文針對配熱電阻的校驗儀檢定數字溫度二次儀表的不確定度提出了一種相對較具體的評定方法，以期對相關檢定員的檢定工作提供一定的指導和參考。

關鍵詞：校驗儀；配熱電偶；數字溫度；二次儀表；不確定度

0 引言

數字溫度二次儀表所配備的傳感部件大多是熱電偶式和電熱阻式這兩種形式。本文專門針對熱電阻式的數字溫度二次儀表的不確定進行相關的校驗儀檢定以及評定分析研究。

1 配熱電阻進行校驗儀檢定概述

1.1 對配熱電阻進行檢定的測量依據

檢定過程進行測量的依據是《數字溫度指示調節儀檢定規程》，各類型設備均采用此依據，如JJG 617-1996型號設備等。

1.2 對配熱電阻進行檢定的測量條件

濕度要求為（45～75）%RH，溫度要求為（20±5）℃。

1.3 對配熱電阻進行檢定的測量標準

檢定設備為DN081型熱工儀表校驗儀，其誤差范圍有嚴格限定，其中的K分度仿真熱電偶檔誤差在0.5℃以下。

1.4 對配熱電阻進行檢定的測量對象

將1.0級的配熱電阻（K分度）（0～400）℃，其分辨力是1℃作為例子，其被允許出現的誤差是△_允=5℃。

1.5 對配熱電阻進行檢定的測量過程

檢定方法嚴格依據相關章程進行，其主要依據上文已提及，不再贅述。具體操作為于檢定范圍中選取足夠數量測量點，其上下限值在內表現為基本均等，所選測量點具備代表性，一般為5個。以下限作為第一個測量點，以此完成上下行程的3個來回重復式測量，選取3個來回重復式測量的同一行程當中誤差最大的作為示值誤差測量結果。

2 配熱電阻進行校驗儀檢定的數學模型

根據相關的檢定規定，已知的數學模型如下：

△_t=t_d-（t_s+e/k_i） （1）

式中△_t——被檢定儀表的相關示值誤差；

t_d——被檢定儀表的相關示值；

t_s——校準儀各輸出示值相應實際溫度；

e——20℃條件下補償導線修正值；

k_i——熱電偶不同穩定測量點相應斜率。

3 配熱電阻校驗儀檢定的方差及靈敏系數

依據方差合成的數學原理，合成各輸入量估計方差，生成輸出量的估計方差。其中公式中的各個輸入量均是獨立的沒有任何相關性。對式（1）中的各個輸入量完成求偏導過程，即可得輸出估計方差式（2），所得出的輸出量估計方差如下所示：

4 對配熱電阻檢定輸入量標準的不確定度評定

4.1 輸入量標準不確定度u（t_d）評定

輸入量t_d對其產生影響的不確定度來源主要構成為兩部分，其一為測量重復性情況，其二為測量分辨率情況，對這兩部分分別進行評定。

（1）測量重復性標準不確定度u（t_d）評定：使用檢測儀表中的A類方法實施相關評定工作，所用方法為“示值基準法”。在300℃的情況下同一轉換點上的各個測量10次，所得到的測量列依次為：300.1℃、300.2℃、300.1℃、300.1℃、300.2℃、300.1℃、300.3℃、300.2℃、300.1℃、300.1℃，進行單次標準差計算，其值s=0.070℃。在具體實踐的檢定工作中，測量結果為4次測量所得平均值，因而

4.2 對于輸入量t_s標準不確定度u（t_s）評定

輸入量t_s不確定度來源主要影響因素有兩個：一是標準器自身因素；二是其內部溫度補償誤差因素。下面依次開展評定工作：

最后，對輸入量的所有標準不確定度u（t_s）進行的合成，由于t_s1與t_s2之間彼此獨立沒有任何相關性，故而合成結果如下：

4.3 輸入量e的標準不確定度u（e）評定

補償導線自身的修正值會影響輸入量e不確定度。

依據補償導線相關校準報告知，當補償導線在20℃以下時，其修正值e對應的擴展不確定U₉₅=3.28μV，其中所包含的因子k=2.01，故而；u（e₁）=3.28/2.01=1.63μV，根據JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》附錄A所查出的置信概率P=0.95，k=2.01時其自由度是50，所以V₃=50。

在300℃的情況之下，k₃₀₀=42.5μV/℃，故而，

|c₃|u（e）=1/k₃₀₀×u（e）=0.03℃

5 配熱電阻檢定輸入量標準不確定度合成

因為輸入量t_d、t_s以及e之間無相關性，具備獨立性，故對其進行不確定度合成時可以運用式（3）進行相關計算。其中V₁=51，V₂=100，V₃=50，其中的有效自由度為

其中我們所選取的有效自由度是100。

6 對配熱電阻檢定輸入量標準的擴展不確定度

選定的置信概率P=95%，有效自由度V_eff=100，對t分布表進行查詢得知其中的包含因子k₉₅=t_p（v_eff）=t_p（100）=1.98，故而其擴展不確定度如下：

U₉₅=k₉₅u_c（△t）=1.98×0.502=0.966℃

7 結束語

本文專門針對配熱電阻的數字溫度二次儀表的不確定評定進行了探究和分析，為檢定工作人員的實踐操作提供相關的參考，同時，本文的研究建立在特定的儀器型號之下，不具備大范圍的指導意義。