工業熱電阻示值誤差測量值得不確定度評定探析

陳超

摘 要：熱電阻的示值測量對工業生產有很大的影響，而且會造成其不確定度的影響，而且不確定度的值直接影響了產品的質量、使用價值。不確定度的評定有各個方面，而且不確定度還會受到多種因素的影響。本文根據相關不確定度的評定技術規范以及工業鉑、銅熱電阻檢定規程，對工業上熱電阻示值誤差測量值得不確定度評定。

關鍵詞：工業;熱電阻;示值誤差測量值;不確定度;評定

一、引言

熱電阻在工業上使用最廣泛的測溫元件，最主要的方法是采用接觸的方法測量溫度。這種元件雖然在工業上應用比較廣泛，但是他們在工業上測量溫度的過程中會存在一定的誤差，會使所測溫度與實際生產所需要的溫度有一定的偏差，在兩個元件傳遞示數時出現誤差、與分度表偏離產生誤差以及儀表產生的誤差等。工業上對熱電阻測量值得不確定度的評定一般依據《工業鉑、銅電阻檢定規程》，對于不確定度評定一般采用比較法進行測量，在測量過程中，對測量的環境溫度也要相當高的要求，一般環境溫度在20℃左右，相對濕度要小于85%。在測量過程中使用的儀器設備一般有：標準的鉑電阻溫度計、酒精低溫槽、油恒溫槽、數字多用表。當然在使用這些儀器設備要按照其相關技術要求，不能超過其示數值范圍以免損壞儀表。

二、不確定度來源分析

2.1數學建模

一般用數學模型進行溫度檢測時，有兩種模型，一個是0℃的檢測模型另一個是100℃時的檢測模型，這兩個數學檢測模型在形式上相差無幾。在0℃的數學模型檢測中，其中的△ti為被檢測鉑電阻在冰槽中測得的偏離0℃的差，△ti*為標準鉑電阻溫度計在冰點槽中偏離0℃的差。類比一下在一百攝氏度恒溫槽中，所測得的△t是北測鉑電阻100℃恒溫曹中測得的偏離100℃的差，以及鉑電子溫度計在100℃恒溫槽中測得的偏離100℃的差。

2.2不確定度傳播率

不確定度的傳播率一般有兩個公式，根據其數學模型公式，可推算出其相關傳播率，以及利用其給定的靈敏度系數，一般其靈敏度的系數為1或者-1。套用這些公式以及相關數據，就可以測定出不確定度傳播率，對不確定度進行一個合理評定。

2.3測量不確定度的來源

在工業上熱電阻校準的不確定度評定有兩個方面，分別是標準鉑電阻溫度計引入的不確定度和測量被測工業鉑電阻時引入的不確定度，下面簡單介紹下這兩個不確定度的來源。

2.3.1標準鉑電阻溫度計引入的不確定度

標準鉑電阻溫度計一般會有自然效應的產生，隨著自熱效應的產生會引入相關的不確定度，不確定的引入主要有鉑電阻溫度計的不穩定性，標準鉑電阻溫度計的電阻，以及在測量時應用數字多用電表其內阻產生的不確定，這些都是標準鉑電阻溫度計引入的不確定度。

2.1.2測量被測工業鉑電阻時引入的不確定度

測量工業鉑電阻時引入不確定度，其中也包括數字多用電表的準確度也會引入不確定度，在測量鉑電阻時恒溫槽的溫場也會有不確定產生，其中溫場主要有兩個方向垂直和水平方向的，這兩個方向的溫場都會引入不確定的產生，除此以外，還有對被測鉑電阻進行重復測量時引入的不確定度。

三、標準不確定度評定

3.1標準鉑電阻自熱效應引入的不確定度

一般來說對于這種類型的電阻產生的自熱效應引入不確定度，根據相關規程采用B類的方法進行評定。在規程中標準鉑電阻的自熱效應，其最可靠的規程是4.0mK，擴展到其不確定度的算法中，其不確定度按照一定的分布進行計算后得出不確定度為：0.00231℃。

采用B類方法評定的第二種是標準鉑電阻穩定性引入的不確定度，根據相關標準測定這種類型的規程為14mK，然后按照均勻分布進行計算可得其不確定度為：0.00808℃。

采用B類方法評定的第三種是標準鉑電阻溫度計自身電阻引入的不確定度，它的規程是10mK，按照均勻分布，計算可得出其不確定度為：0.00577℃。

采用B類方法評定的最后一種是數字多用電表準確度引入的不確定度。其中外電阻是用數字多用電表測量出的，而其中內電阻直接應用檢定書上的阻值，然后兩個數值的比值就是對不確定的評估值，這兩這個種電阻的阻值其相關性很小的原因就是用不同設備檢測的，所以其誤差測量并不影響。因而不確定度的評估值可以用方差合成的方法得到。

3.2測量被測溫度計時引入的不確定度

在這方面引入的不確定度大多數也采用B類的方法進行評定。一般在工業上，大多數用數字多用歐姆表測量被測工業鉑電阻，在檢測前特別要注意其量程的誤差，否則影響其不確定度的值。在對不確定度計算時，取誤差區間的中間值帶入進行計算，根據均勻分布計算得出不確定度為：0.0135℃。

恒溫槽垂直和水平的溫場引入的不確定度也是采用的B淚方法進行的評定。垂直和水平溫場在溫度上相差僅僅0.01℃。根據均勻分布的計算規則得出兩種溫場引入的不確定度分別為：0.005774℃、0.002887℃。

被測鉑電阻穩定度計重復測量引入的不確定和其他幾種大為不同，這種采用的是A類的方法進行評定不確定度。主要步驟是根據測量的相關數據計算出電阻的標準偏差，再根據阻值折合成溫度的形式可得出其不確定度為：0.00718℃。

四、結束語

簡而言之，工業熱電阻示值誤差測量值得不確定度評定主要有標準鉑電阻自熱效應引入的不確定度以及測量被測溫度計時引入的不確定度，其相關評定方法大多數采用檢定規程中B類的方法進行評定。這些不確定度的評定看起來簡單，但在工業上尤為重要，它會影響工業的生產質量。

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（東華計量測試研究院? ?江西? 南昌? 330000）