二等标准铂铑10-铂热电偶标准装置不确定度评定

二等标准铂铑10-铂热电偶标准装置不确定度评定1、工作原理：用二等标准铂铑10—铂热电偶和被检热电偶热端对齐扎紧，一起放入检定炉工作区中，冷端一起放入冰点瓶恒温，由热电偶自动检定装置采用计算机控制系统自动完成对管式检定炉的控温。按检定规程步骤用双级法分别测量标准热电偶和被检热电偶的热电势进行直接比较而进行检定和分度、及对检定结果数据处理等全部检定工作。2、组成：1——管式检定炉2——被检热电偶和标准热电偶3——低电势扫描仪4——数字多用表5——计算机（数据处理及PID控制）6——打印机7——控温仪12346571、输入量的e被(t)的标准不确定度u(e被)的评定输入量的e被(t)的标准不确定度u(e被)的不确定来源于被测热电偶测量不重复性、数字多用表测量误差、检定炉温场不均匀、热电偶参考端不均匀、测量回路寄生点势。1.1、由被测热电偶测量不重复性误差引起的标准不确定度u(e被1)，采用A类方法评定。将一支Ⅱ级镍铬—镍硅热电偶用一支二等标准铂铑10—铂热电偶作标准对它在600℃时连续测量10次，测得数据为：24.9048mV、24.9055mV、24.9067mV、24.9079mV、24.9088mV、24.9085mV、24.9068mV、24.9060mV、24.9052mV、24.9036mV。则mV9063.24xs1≈1.7μV以实际测量次数4次计算，则该结果标准不确定度为u(e被1)=47.1≈0.85μV标准不确定度u(e被1)自由度1被e=541.2、由数字多用表测量误差引起的标准不确定度u(e被2)，采用B类方法评定。合格期内的数字多用表，示值误差一般为±(0.005%RD+10)，在区间内可认为均匀分布，覆盖因子K被2=3以整百度计算结果如下表：测量温度℃30040050060070080090010001100最大示值(mV)12.516.521.025.029.533.537.541.545.5示值误差(μV±2.0±2.2±2.5±2.7±2.9±3.1±3.3±3.5±3.7半宽度(μV)2.02.22.52.72.93.13.33.53.7u(e被2)(μV)1.21.31.41.51.71.81.92.02.1估计)2()2(被被eueu为0.10，则自由度2被=501.3、由检定炉温场不均匀引起的标准不确定度u(e被3)，采用B类方法评定。由检定炉温场不均匀引起的最大误差不超过20μV，在区间内认为均匀分布，覆盖因子K被3=3，半宽度a被3为10μV则不确定度为u(e被3)=310≈5.77μV,估计)3()3(被被eueu为0.10，则自由度3被=501.4、由热电偶参考端不为0℃引起的标准不确定度u(e被4)，采用B类方法评定。由经验和实验可得：热电偶参考端不为0℃带来误差不超过±8.0μV，（相当于±0.2℃）。在区间内认为均匀分布，覆盖因子K被4=3，半宽度a被4为8.0μV则不确定度为u(e被4)=30.8≈4.62μV，估计)4()4(被被eueu为0.10，则自由度4被=501.5、由测量回路寄生点势引起的标准不确定度，u(e被5)，采用B类方法评定。由经验可得：测量回路寄生电动势带来的误差不超过±1μV，在区间内认为均匀分布，K被5=3，半宽度a被5为1μV则不确定度为u(e被5)=31≈0.58μV，估计)5()5(被被eueu为0.20，则自由度5被=121.6、输入量的e被(t)的标准不确定度u(e被)的合成输入量的e被(t)的标准不确定度u(e被)由分项u(e被1)~u(e被5)合成则标准不确定度为u(e被)=)5(2)4(2)3(2)2(2)1(2被被被被被eueueueueu自由度被e=]/)(4[)(4iieueu被被被以整百度计算则标准不确定度u(e被)和自由度被e如下测量温度℃30040050060070080090010001100u(e被)μV7.67.67.67.67.67.77.77.77.8被6261636564666567692、输入量E标(t)的不确定度u(E标)的评定输入量E标(t)的不确定度来源于二等标准热电偶的不确定性和不稳定情况，采用B类方法进行评定。2.1、标准不确定度u(E标1)的评定标准不确定度u(E标1)为分度时二等标准铂铑10—铂热电偶分度结果不确定度，采用B类方法评定，由二等标准铂铑10—铂热电偶测量结果不确定度分析报告可知其在铜点、铝点、锌点标准不确定度分别为2.6μV、2.4μV和2.4μV，则在铜点、铝点、锌点的u(E标11)、u(E标12)、u(E标13)分别为2.6μV、2.4μV和2.4μV。其自由度11标E，12标E，13标E分别为107，131，144。2.2、标准不确定度u(E标2)的评定标准不确定度u(E标2)由二等标准铂铑10—铂热电偶不稳定性引起，采用B类方法评定。合格期内的二等标准偶，热电动势一般不超过±10μV，则在区间内可认为服从正态分布，KE标2=3，半宽度aE标2为10μV，则不确定度u(E标2)=310≈3.33μV，估计)2()2(标标EuEu为0.10，则自由度2标E=502.3、标准不确定度u(E标)的评定标准不确定度u(E标)由标准热电偶结果不确定度与其不稳定性引起。故由u(E标1)与u(E标2)合成。则u(E标)=)2E(2)1E(2标标uu，经计算在铜点、铝点、锌点u(E标)分别为4.2μV、4.1μV、4.1μV。自由度为标E=]/)([)(44iEEuEu标标标经计算铜点、铝点、锌点自由度分别为107，104，105。经计算在(300~1100)℃各温度点标准不确定度和自由度如下：测量温度℃30040050060070080090010001100u(E标)μV8.24.63.13.64.44.14.53.64.5标E1601082031151061231752041103.输入量e标(t)的标准不确定度u(e标)的评定输入量的e标(t)的标准不确定度u(e标)的不确定来源于标准热电偶测量不重复性、数字电压表测量误差、热电偶参考端不均匀、测量回路寄生点势。3.1、由标准热电偶测量不重复性误差引起的标准不确定度u(e标1)，采用A类方法评定。以一支标准铂铑10—铂热电偶为标准对一支Ⅱ级镍铬—镍硅热电偶的热电动势进行重复10次测量，测得标准热电偶热电动势值分别为：5.2372mV、5.2373mV、5.2375mV、5.2378mV、5.2389mV、5.2395mV、5.2386mV、5.2380mV、5.2375mV、5.2370mV。则mV2379.5x，s1≈0.82μV。以实际测量次数4次计算，则该结果标准不确定度u(e标1)=482.0≈0.41μV。标准不确定度u(e标1)自由度1标e=543.2、数字多用表测量误差引起的标准不确定度u(e标2)，采用B类方法评定。合格期内的数字多用表，示值误差一般为±(0.005%RD+10字)，在区间内可认为均匀分布，覆盖因子K标2=3则标准不确定度u(e标2)结果如下表：测量温度℃30040050060070080090010001100最大示值(mV)2.43.44.45.46.47.58.69.710.9示值误差(μV±1.5±1.6±1.6±1.7±1.7±1.8±1.8±1.9±1.9半宽度(μV)1.51.61.61.71.71.81.81.91.9u(e标2)(μV)0.90.90.91.01.01.01.11.11.1估计)2()2(标标eueu为0.20自由度2标e=123.3、由测量回路寄生电势引起的标准不确定度u(e标3)，采用B类方法评定。由经验可得：测量回路寄生电动势带来的误差不超过±1μV，在区间内认为均匀分布，Ke标3=3，半宽度ae标3为1μV则不确定度为u(e标3)=31≈0.58μV估计)3()3(标标eueu为0.20自由度3标e=123.4、由标准热电偶参考端温度不均引起的标准不确定度u(e标4)，采用B类方法评定。由经验和实验可得：热电偶参考端不为0℃带来的误差不超过±0.40μV，在区间内认为均匀分布，覆盖因子Ke标4=3，半宽度ae标4为0.40μV则不确定度为u(e标4)=340.0≈0.23μV。估计)4()4(标标eueu为0.10自由度4标e=503.5、输入量的e标(t)的标准不确定度u(e标)的合成输入量的e标(t)的标准不确定度u(e标)由分项u(e标1)~u(e标4)合成，则标准不确定度为u(e标)=)4(2)3(2)2(2)1(2标标标标eueueueu自由度为标e=]/)(4[)(4ieeueu标标标3、合成标准不确定度的确定4.1、数学模型e被(t)=e被(t)+)()()()(tStStetE被标标标灵敏系数c1=1,c2=s被(t)/s标(t)，c3=-s被(t)/s标(t)4.2、合成标准不确定度及自由度的计算各输入量近似独立各不相干则合成不确定度为：uc2=[c1u(e被)]2+[c2u(E标)]2+[c3u(e标)]2自由度为eff=]/4[4icuiccu以整百度为例，经计算结果如下表：合成标准不确定度测量温度℃30040050060070080090010001100UcμV39.022.616.017.819.817.818.015.116.8℃0.90.50.40.40.50.40.50.40.4eff225145110124141153149138156经计算合成标准不确定度uc=15.1~39.0μV(0.4~0.9)℃4.3、扩展不确定度确定为方便使用eff取100，对最后结果不会有太大影响。U95(t)=t95(100)×uc(t),以整百度为例，计算结果如下表：测量温度℃30040050060070080090010001100UcμV39.022.616.017.819.817.818.015.116.8eff100100100100100100100100100U95μV784532364036363034℃1.91.10.80.80.90.90.90.80.9经计算本计量标准扩展不确定度U95=30~78μV(0.8~1.9)℃