二等铂电阻温度计标准装置不确定度评定希望对大家有帮助
[email protected] · 2011-03-27 12:35 · 67909 次点击
1、测量依据:JJG229—1998《工业铂、铜热电阻检定规程》对工业铂、铜热电阻在0℃、100℃、及t温度进行测量
2、测量标准
主标准:二等标准铂电阻温度计,电测设备:KEITHLEY270061/2数字多用表。
3、测量方法:采用比较法。
4、数学模型
4.1、热电阻在0℃时
R(0℃)=Ri-(dR/dt)t=0/(dR/dt)*t=0
式中R(0℃)—被检热电阻在0℃时的电阻值,Ω;
Ri—被检热电阻在0℃附近测得的电阻值,Ω;
R*(0℃)—标准热电阻在0℃时的电阻值,由检定证书给出;
Ri*—标准热电阻在0℃附近测得的电阻值,Ω;。
(dR/dt)t=0、(dR/dt)*t=0—分别表示被检、标准热电阻在0℃时温度系数,规程给出(dR/dt)t=0=0.391Ω/℃)、(dR/dt)*t=0=0.00399R*(0℃)
4.2、热电阻在100℃时
R(100℃)=Rb-(dR/dt)t=100/(dR/dt)*t=100
式中R(100℃)—被检热电阻在100℃时的电阻值,Ω;
Rb—被检热电阻在100℃附近测得的电阻值,Ω;
Rb*(100℃)—标准热电阻在100℃时的电阻值,由检定证书给出;
Rb*—标准热电阻在100℃附近测得的电阻值,Ω;。
(dR/dt)t=0、(dR/dt)*t=0—分别表示被检、标准热电阻在100℃时的电阻温度系数,规程给出(dR/dt)t=100=0.379Ω/℃)、(dR/dt)*t=100=0.00387R*tp
5、标准不确定度分量的来源
5.1、测量系统的重复性引入的标准不确定度(A类);
5.2、电测设备引入的不确定度(B类);
5.3、标准器引入的不确定度(B类);
5.4、低温恒温槽温场均匀性引入的不确定度(B类);
5.5、低电势扫描开关寄生电势引入的不确定度(B类);
5.6、恒温油槽温场均匀性引入的标准不确定度(B类);
5.7、热电阻自热效应影响引入的标准不确定度(B类)。
6、R(0℃)标准不确定度的评定
6.1、整套系统的重复性引入的标准不确定度u1(A类评定法)
由于A类不确定度由检定数据决定,所以必须有检定数据才能统计结果。
下面给出0℃的检定结果(单位:Ω)
100.0329、100.0342、100.0322、100.0335、100.0323、100.0334、100.0325、100.0324、100.0324、100.0325。
测量的平均值为:(X′)=100.0328Ω
S=½=.0.005Ω
在重复性条件下连续测量3次,以其平均值作为测量结果,则:
u1=S/1.732=.0.005/1.732=0.003Ω=0.008℃=8mk
估计的相对不确定度为20%,故自由度ν1=12。
6.2、电测设备引入的不确定度u2(B类)
系统采用吉时利2700六位半数字多用表,在使用100Ω档其测量准确度为±(0.01%RD+0.004%FS)℅
对于工业铂电阻Pt100来说,电测仪表带入的误差限(半宽)为
δ被=±(0.01%×100+0.004%×100)=±0.014Ω
化为温度:±0.014/0.391=±0.036℃
该误差分布服从均匀分布,即u2=0.036/1.732=0.021℃=21mk
估计的相对不确定度为10%,故自由度ν2=50。
6.3、标准器不确定度引入的标准不确定度u3(B类)
二等铂电阻温度计在R(0℃)时的允差不大于5mk,包含因子K=2.58,则
标准不确定度u3=5/2×2.58=1mk,ν3=∞。
6.4、低电势扫描开关寄生电势引入的标准不确定度u4(B类)
扫描开关寄生电势小于0.4μV,通过电流1mA,产生的电阻小于0.4mΩ。
不确定度区间半宽为0.2mΩ,均匀分布
u4=0.2mΩ/1.732=0.12mΩ=0.31mk
\估计的相对不确定度为10%,即自由度ν4=50。
6.5、低温恒温槽温场均匀性引入的标准不确定度u5(B类)
低温恒温槽温场均匀性,不应大于0.1℃,则半区间为0.05℃。均匀分布,故u5=0.05/1.732=0.03℃=30mk。
估计的相对不确定度为20%,即自由度ν5=12。
6.6、被检热电阻自热效应影响引入的标准不确定度u6(B类)
以半区间估计为2mΩ计约5mk,这种影响普遍存在,可视为两点分布。故
u6=5/1=5mk
估计的相对不确定度为30%,即自由度ν6=6。
6.7、标准铂电阻温度计自热效应影响引入的标准不确定度u7(B类)
按二等标准铂电阻温度计检定规程,它的自热效应允许值不应大于4mk。
按均匀分布,以半区间计入,即u7=4/2×1.732=1.2mk
估计的相对不确定度为20%,即自由度ν7=12。
7、冰点R(0℃)的合成不确定度,有效自由度与包含因子
uc冰=(u1²+u2²+u3²+u4²+u5²+u6²+u7²)½
=82+212+12+0.312+302+52+1.22=37.8mk
νeff=37.84/(94/12+214/50+0.314/50+304/12+54/6+1.24/12)=40.46
νeff=40,t0.95(40)=2.02
8、冰点R(0℃)的扩展不确定度
U95=2.02×37.8=76.4mk=0.08℃
9、R(100℃)标准不确定度的评定
9.1、整套系统的重复性引入的标准不确定度u1(A类评定法)
由于A类不确定度由检定数据决定,所以必须有检定数据才能统计结果。
下面给出100℃的检定结果(单位:Ω)
138.5315、138.5309、138.5338、138.5310、138.5326、138.5316、138.5320、138.5319、138.5320、138.211。
测量的平均值为:(X′)=138.5319Ω
S=½=0.0008Ω
在重复性条件下连续测量3次,以其平均值作为测量结果,则:
u1=S/1.732=0.0008/1.732=0.004Ω=0.002℃=2mk。
估计的相对不确定度为20%,故自由度ν1=12。
9.2、电测设备引入的不确定度u2(B类)
系统采用吉时利2700六位半数字多用表,在使用1000Ω档其测量准确度为±(0.01%RD+0.001%FS)℅
对于工业铂电阻Pt100来说,在100℃电测仪表带入的误差限为
δ被=±(0.01%×138.51+0.001%×1000)=±0.02385Ω
化为温度:±0.02385/0.371=±0.063℃
该误差分布服从均匀分布,即u2=0.063/1.732=0.04℃=40mk
估计的相对不确定度为10%,故自由度ν2=50。
9.3、标准器不确定度引入的标准不确定度u3(B类)
二等铂电阻温度计在R(100℃)时的允差不大于5mk,包含因子K=2.58,则标准不确定度u3=5/2.58=2mk,ν3=∞。
9.4、低电势扫描开关寄生电势引入的标准不确定度u4(B类)
扫描开关寄生电势小于0.4μV,通过电流1mA,产生的电阻小于0.4mΩ。
不确定度区间半宽为0.2mΩ,均匀分布
u4=0.2mΩ/1.732=0.12mΩ=0.31mk
估计的相对不确定度为10%,即自由度ν4=50。
9.5、恒温油槽温场均匀性引入的标准不确定度u5(B类)
恒温油槽温场均匀性,不应大于0.01℃,则半区间为0.005℃。均匀分布,故u5=0.005/1.732=0.003℃=3mk。
估计的相对不确定度为20%,即自由度ν5=12。
9.6、被检热电阻自热效应影响引入的标准不确定度u6(B类)
以半区间估计为2mΩ计约5mk,这种影响普遍存在,可视为两点分布。故u6=5/1=5mk
估计的相对不确定度为30%,即自由度ν6=6。
9.7、标准铂电阻温度计自热效应影响引入的标准不确定度u7(B类)
二等标准铂电阻温度计w100的扩展不确定度为6mk(P=99),
分布,以半区间计入,即
u7=6/2×1.732=1.7mk
估计的相对不确定度为20%,即自由度ν7=12。
10、R(100℃)点的合成不确定度,有效自由度与包含因子
uc100=(u1²+u2²+u3²+u4²+u5²+u6²+u7²+)½
=22+402+32+0.312+32+52+1.72=41mk
νeff=414/(224/1.8+364/50+24/12+64/12+34/12+54/)=25
t0.95(24)=2.09
11、R(100℃)点的扩展不确定度
U95=2.09×41=86mk=0.09℃。
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