過(guò)程校驗儀熱電偶輸出誤差不確定度評定

摘要:據JJF1472--2014《過(guò)程儀表校驗儀校準規范》和JJF1059.1--2012《測量不確定度評定與表示》技術(shù)規范，在標準環(huán)境條件下，通過(guò)對測量結果的影響因素進(jìn)行分析，找出不確定度的各個(gè)分量，對過(guò)程校驗儀熱電偶輸出誤差的測量不確定度進(jìn)行評定和分析。
　　過(guò)程校驗儀是在電力、化工和石油等行業(yè)和計量部門(mén)廣泛使用的設備，保證其量值正確并有效溯源具有重要的意義。對使用兩類(lèi)標準器進(jìn)行過(guò)程校驗儀熱電偶輸出誤差校準時(shí)的測量不確定度分別進(jìn)行評定并進(jìn)行分析。
1概述
(1)測量依據:JJF1472--2014《過(guò)程儀表校驗儀校準規范》。
(2)環(huán)境條件:溫度:20.2℃，相對濕度:50%。
(3)被測對象:過(guò)程校驗儀，型號CA71。
(4)測量標準:數字多用表，型號8508A或溫度校準器，型號TD7600。
(5)測量方法:如圖1所示，連接過(guò)程校驗儀和標準器，將過(guò)程校驗儀設置為熱電偶(K型)輸出狀態(tài)，輸出100℃，用標準器進(jìn)行測量。
 
2標準器為數字多用表時(shí)的測量不確定度
評定
2.1測量模型
△=(Axc-A0)/Si
　　式中:△為過(guò)程校驗儀輸出示值誤差,℃;Axe為過(guò)程校驗儀顯示的溫度值對應的電壓值，mV;Ao為數字多用表測得的電壓值，mV;Si為塞貝克系數,K型熱電偶100℃時(shí)，Si=41.369μV/℃，其不確定度可忽略。
合成方差和靈敏系數如下:
 
2.2不確定度分量的評定
2.2.1標準不確定度u(A..)的評定
　　在過(guò)程校驗儀模擬輸出K型熱電偶100℃時(shí)，過(guò)程校驗儀的示值始終顯示100.0℃，故在此分析過(guò)程校驗儀輸出的分辨力引入的不確定度分量。過(guò)程校驗儀在模擬輸出K型熱電偶100℃時(shí)，塞貝克系數Si=41.369μV/℃，其分辨力0.1℃對應電壓值為4.1369μV。設讀數變化區間的半寬a為分辨力的-一半，其概率分布為均勻分布，包含因
2.2.2標準不確定度u(Ao)的評定
(1)測量重復性引入的標準不確定度u1
　　將過(guò)程校驗儀設置為K型熱電偶模擬輸出狀態(tài)，選擇輸出100℃校準點(diǎn)，在重復性條件下，用數字多用表重復測量10次，得到的數據如表1所示。
　　單次測量的標準差按照貝塞爾公式計算:
 
　　在實(shí)際工作中取單次測量結果作為最終結果，故標準不確定u1為：
 
(2)標準器引人的標準不確定度u2.
　　測量使用的標準器是數字多用表8508A，K型.
　　熱電偶[3]100℃點(diǎn)對應的電壓值為4.0962mV，此時(shí)數字多用表的最大允許誤差為:±(4.5x10^-6X4.0962mV+0.5x10^-6X200mV)=±0.118μV，屬于均勻分布，k=3，則標準不確定度u2=
 
2.3計算合成標準不確定度
　　表2為各不確定度分量匯總表。
　　各不確定度分量彼此獨立互不相關(guān)，則合成標準不確定度uc得:
 
 
2.4擴展不確定度
　　取k=2，則:U=k·uc=2×0.039℃=0.06℃≈0.1℃。
3標準器為溫度校準器時(shí)的測量不確定度評定
3.1測量模型
△=Ax-A0
　　式中:△為過(guò)程校驗儀輸出示值誤差,℃;Ax為過(guò)程校驗儀的顯示值,℃;A0為溫度校準器的顯示值,℃。
　　合成方差和靈敏系數:
 
3.2不確定度分量的評定
3.2.1標準不確定度u(Ax)的評定
　　在過(guò)程校驗儀模擬輸出K型熱電偶100℃時(shí)，過(guò)程校驗儀的示值始終顯示100.0℃，故在此應分析過(guò)程校驗儀輸出的分辨力引人的不確定度分量。過(guò)程校驗儀在模擬輸出K型熱電偶100℃時(shí)，分辨力為0.1℃，設讀數變化區間的半寬α為分辨力的一半，其概率分布為均勻分布，包含因子k=.
 
3.2.2標準不確定度u(A0)的評定
(1)測量結果的重復性引入的標準不確定度u1
　　將過(guò)程校驗儀設置為K型熱電偶模擬輸出狀態(tài),選擇輸出10℃0校準點(diǎn),在重復性條件下，用數字多用表重復測量10次,得到的數據如表3所示。
 
(2)標準器引入的標準不確定度u2
　　測量使用的標準器是溫度校準器TD7600,它在K型100℃點(diǎn)的最大允許誤差為:±0.15℃，屬于均勻分布，k=√3,，則標準不確定度U2=
 
3.3計算合成標準不確定度
　　表4為各不確定度分量匯總表。
 
3.4擴展不確定度
　　取k=2，則:U=k·uc=2x0.1℃=0.2℃
4結束語(yǔ).
　　因為目前市面上大多溫度校準器的精度都不是太高，所以經(jīng)過(guò)上述測量不確定度的分析可以得到，對于精度較高的過(guò)程校驗儀，為了得到較小的測量不確定度，應選用精度高數字電壓表作標準器，可得到較小的測量不確定度;而對于精度較低的過(guò)程校驗儀，可以選用溫度校準器作為標準器，讀數方便，可節省校準時(shí)間。