热电阻计量标准技术报告

1计量标准技术报告计量标准名称二等铂电阻温度计标准装置计量标准负责人建标单位名称(公章)填写日期2016.12目录一、建立计量标准的目的…………………………………………………………..(1)二、计量标准的工作原理及其组成………………………………………………..(1)三、计量标准器及主要配套设备…………………………………………………..(2)四、计量标准的主要技术指标……………………………………………………..(3)五、环境条件………………………………………………………………………..(3)六、计量标准的量值溯源和传递框图……………………………………………..(4)七、计量标准的重复性试验………………………………………………………..(5)八、计量标准的稳定性考核………………………………………………………..(6)九、检定或校准结果的测量不确定度评定……………………………………....(7)十、检定或校准结果的验证………………………………………………………(19)十一、结论…………………………………………………………………………(20)十二、附加说明……………………………………………………………………(20)3一、建立计量标准的目的随着国民经济的快速发展，工作用热电阻在测温领域的运用，越来越广泛，为了适应社会发展的需要，满足我所的溯源需求，进一步开拓所新的业务，有必要在所建立工作用热电阻检定装置，严格按检定规程要求进行工作用热电阻的检定工作，规范检定行为。同时，我所已经具有满足工作用热电阻检定规程要求的环境条件、设施、标准仪器及配套设备，符合开展工作用热电阻检定工作的条件，具备开展工作用热电阻检定工作的能力。本检定装置的建立可覆盖测量范围在（-30～300）℃的工作用热电阻的检定。二、计量标准的工作原理及其组成组成：1-----标准铂电阻温度计2-----被检热电阻温度计3-----恒温油槽4-----转换开关5-----电测仪器工作原理：该标准装置采用比较法进行检定，即将二等标准铂电阻温度计与热电阻同时插入冰点或恒温槽中，待温度稳定后，通过测量标准与被检的值，由标准算出实际温度，然后通过公式计算得出被检的实际值tR。4三、计量标准器及主要配套设备计量标准器名称型号测量范围不确定度或准确度等级或最大允许误差制造厂及出厂编号检定或校准机构检定周期或复校间隔标准铂电阻温度计WZPB-2（0~419.527）℃二等昆明大方自动控制科技有限公司150965中国测试技术研究院二年主要配套设备标准油槽DTS-300（70～300）℃均匀性：水平温差≤0.01℃垂直温差均≤0.02℃波动度：±0.019℃/10min泰安德图自动化仪器有限公司DY-1533山东计量院一年制冷恒温槽DTS-20（-20～100）℃均匀性：水平温差、垂直温差均≤0.01℃波动度：±0.01℃/15min泰安德图自动化仪器有限公司DS20-1530山东计量院一年数字多用表2010（0-1000）Ω50ppm×R+2ppm×FKEITHLEY4014562山东计量院一年热工仪表自动检定系统DTZ-01/U=0.1uVk=2泰安德图自动化仪器有限公司DZ0115117山东计量院一年绝缘电阻表ZC25-3（0-500）MW10级浙江正泰无号山东计量院一年5四、计量标准的主要技术指标该项标准装置的主要技术指标1.二等标准铂电阻温度计准确度等级：0℃:U=55mK,k=2,100℃:U=75mK,k=22.测量范围：（0～300）℃五、环境条件序号项目要求实际情况结论1温度（20±5）℃22℃合格2湿度（30%-80%）RH56%RH合格6六、计量标准的量值溯源和传递框图上级社会公用计量标准本单位计量标准器具工作用计量器具直接比较法计量标准名称：一等铂电阻温度计不确定度或准确度等级或最大允许误差：一等保存机构：山东省计量科学研究院计量标准名称：二等铂电阻温度计测量范围：（0~300）℃不确定度或准确度等级或最大允许误差：0℃:U=55mK,k=2,100℃:U=75mK,k=2=2,100℃直接比较法计量器具名称：工业铂、铜热电阻测量范围：（0~300）℃准确度等级或最大允许误差：B级7七、计量标准的重复性试验在检定装置正常工作条件下，使用二等标准铂电阻温度计，对一支被检铂电阻，分度值Pt100，在100℃点上等精度重复测量10次，得到以下一组数据：试验时间测量值测量次数2016年2月23日xxi2ixx1138.604-0.00245.76×6.10-62138.6070.00063.6×10-63138.6100.003612.96×10-64138.605-0.00162.56×10-65138.6100.003612.96×10-66138.605-0.00141.96×10-67138.605-0.00141.96×10-68138.6080.00162.56×10-69138.602-0.004419.36×10-610138.6080.00162.56×10-6X138.6064∑2ixx66.24×10-6S=1nxx2n1ii）（=0.003℃该标准装置测量重复性为0.003℃，小于标准装置合成标准不确定度（0.029℃）该标准装置的测量重复性符合《计量标准考核规范》的要求。注：已建计量标准，至少每年进行一次重复性试验，测得的重复性应满足检定或校准结果的测量不确定度的要求。8八、计量标准的稳定性考核在标准装置正常工作条件下，使用二等铂电阻温度计，对一支被检铂电阻，分度值Pt100，在100℃点上等精度重复测量10次，每月测量一次，连续测量4月，得到以下一组数据：考核时间测量值测量次数2016年1月05日2016年2月10日2016年3月15日2016年4月23日1138.5439138.5452138.5437138.54262138.5446138.5460138.5435138.54283138.5454138.5456138.5435138.54304138.5440138.5451138.5434138.54245138.5436138.5449138.5439138.54246138.5439138.5454138.5442138.54287138.5440138.5451138.5448138.54318138.5445138.5465138.5442138.54349138.5451138.5442138.5437138.544210138.5442138.5431138.5431138.5431yi138.54432138.54511138.54380138.54298变化量maxminyy-0.00203该标准装置测量稳定性最大差值为0.00203Ω/0.379=0.005℃，小于标准装置扩展不确定度（0.058℃），该标准装置的测量稳定性符合《计量标准考核规范》的要求。注：若计量标准在使用中采用标称值或示值，则稳定性应小于计量标准的最大允许误差的绝对值；如加修正值使用，则应小于修正值的扩展不确定度。9九、检定或校准结果的测量不确定度评定E.1被测对象铂热电阻Pt100。AA级（或A级、B级及C级），测量点：0℃和100℃，允许偏差见表E.1。表E.1允许偏差检定点/℃允许偏差/℃AAABC0±0.10±0.15±0.30±0.6100±0.27±0.35±0.80±1.6E.2测量标准E.2.1二等标准铂电阻温度计二等标准铂电阻温度计证书给出的参数见表E.2。表E.2表二等标准铂电阻证书给出的（及推算出的）参数tWstdWst/dt0℃0.9999680.0039898100℃1.3927270.0038700Rtp=24.8437ΩE.2.2电测设备HY2003A热电阻测量仪，测量范围（0~220）Ω，分辨力0.1mΩ，MPE：±（0.01%读数+1.0mΩ）。E.3测量方法用比较法进行测量。将二等标准铂电阻温度计与被检铂热电阻同时插入冰点和100℃的恒温槽中待温度稳定后通过测量标准与被检的值，由标准算出实际温度然后通过公式计算得出被检的实际值R'0和R'100。E.4数学模型10检定点0℃，测量误差的数学模型：*00000(/)(/)ssiiiistttRRWWtttdRdtdWdt==--D=-=D-D(E.1)检定点100℃，测量误差的数学模型：*100100100100100(/)(/)sshhhhstttRRWWtttdRdtdWdt==--D=-=D-D(E.2)式中符号的含义同正文。从数学模型中可以观察到，0℃检定点的输入量有：Ri、R*i、R*tp、Ws0；100℃检定点的输入量有：Rh、R*h、R*tp、Ws100。(dR/dt)0t、(dR/dt)100t、(dWst/dt)0t、(dWst/dt)100t的不确定度很小，可以忽略不计。E.5输入量Δti、Δth的标准不确定度u(Δti)和u(Δth)的评定有四个主要不确定度来源：Ri、Rh测量重复性，插孔之间的温差，电测设备，测量电流引起的自热。E.5.1测量的重复性u(Ri1)和u(Ri2)——A类不确定度以A级铂热电阻的三组24次重复性试验为例：a)检定0℃时的合并样本标准差sp为324116.14103piiss-===碬å实际测量以4次测量值平均值为测量结果，所以u(Ri1)=43.07104ps-=碬。换算成温度：4110()3.0710()0.79(/)0.39083iituRutdRdt-=´D===mK，169u=。b)检定100℃时的合并样本标准差sp为324114.34103piiss-===碬å实际测量以4次测量值平均值为测量结果，所以u(Rh1)=42.17104ps-=碬。换算成温度：114110()2.1710()0.57(/)0.37928hituRutdRdt-=´D===mK，169u=。E.5.2插孔之间的温差引入的标准不确定度u(Δti2)和u(Δth2)——B类不确定度冰点槽插孔之间的温差很小，可以忽略不计。水沸点槽插孔之间的温场均匀性不超过0.01℃；检定过程中温度波动不超过±0.02℃/10min，因标准和被检的时间常数不同，估计将有不大于0.01℃的迟滞。均服从均匀分布，3k=。因此：20.012()8.163hutmKD==估计相对不确定度为20%，则其自由度212u=。E.5.3电测设备引入的标准不确定度u(Δti3)和u(Δth3)——B类不确定度热电阻测量仪的测量误差是主要的不确定度来源，四端转换开关杂散电势引起的不确定度相对较小（换算成电阻，不超过±1mΩ），可以忽略不计。检定0℃时，热电阻测量仪的不确定度区间半宽为1000.01%0.0010.0110W?=W，在区间内可认为均匀分布，3k=。则330.0110()6.35103iuR-==碬换算成温度：336.3510()16.250.39083iutmK-´D==检定100℃时，电阻测量仪的不确定度区间半宽为138.510.01%0.0010.01485W?=W，在区间内可认为是均匀分布，3k=。则33()8.5710huR-=碬换算成温度：338.5710()22.600.37928hutmK-´D==估计相对不确定度均为10%，则其自由度350u=。E.5.4自热引起的标准不确定度u(Δti4)和u(Δth4)——B类不确定度12电测设备供感温元件的测量电流为1mA，根据实际经验感温元件一般有约2mΩ的影响。可作均匀分布处理，3k=。则344()()1.1510ihuRuR-==碬换算成温度：4()2.95iutmKD=4()3.04hutmKD=估计相对不确定度为20%，则其自由度412u=。E.5.5u(Δti)和u(Δth)的计算由于上述四个不确定度之间相互独立，因此合成为53.3effu=53.3effu=2222()0.578.1622.603.0424.23hutmKD=+++=61.