根据国家检定规程JJG351-1996《工作用廉金属热电偶》的要求, 工作用廉金属热电偶检定结果中需要给出测量结果的不确定度。针对目前计量检定的工作需要, 本文对工作用廉金属热电偶测量不确定度评定进行阐述, 供有关单位参考。

按国家检定规程JJG351-1996检定工作用热电偶是用一支二等标准铂铑10-铂热电偶与被检一起置于检定炉中, 应用双极法进行检定。对检定结果不确定度的分析, 以一支K型, 测温范围 (0~1300) ℃的工业热电偶为被检, 一支二等S型标准热电偶为标准, 在1000℃温度点为例进行分析。

JJG351-96《工作用廉金属热电偶检定规程》给出被检各检定点的误差的计算公式:

式中:T被—被检偶在某检定点附近下测得的温度算术平均值;

T标—标准偶在某检定点附近下测得的温度算术平均值;

对 (1) 式各项不确定度来源求偏导, 可发现传递系数均为1或-1。

3.1由测量标准重复性引入的不确定度分量u1, 属A类分量。将一支K型偶在1000℃点, 装置正常工作条件下重复测量10次, 利用贝塞尔公式得:

3.2由检定时K2000型数表的读数不确定度引入的不确定度分量u2, 属B类分量。根据使用说明书, 不确定度为0.005%×读数+0.0005%×量程, 按正态分布估计, K=2。现以1000℃点为例计算, 分度表上1000℃点热电动势为41.276 m V, 微分电动势为38.98μV/℃。

换算成温度为:2.5/38.98=0.06 (℃)

当k=2时, u2=0.06/2=0.03 (℃)

3.3由二等标准热电偶不确定度引入的不确定度分量, 属B类分量。根据传递系统表及规程可知其不确定度为0.7℃, 分布为正态分布, k=2。故:

3.4由冷端恒温器引入的不确定度为0.1℃, 其分布为均匀分布, 属B类分量。故:

3.5由扫描开关寄生电势引入的不确定度为1μV, 其分布为均匀分布, 属B类分量。故:

取1000℃点计算, S1000=38.98μV/℃, 换算成温度为:u5=0.58/38.98=0.01 (℃)

3.6因控温变化值<0.2℃/min, 由此引入不确定度为B类分量, 其分布为均匀分布。故:

以上各项不确定度来源独立不相关。4合成不确定度估算

当置信水平为95%时, k=2

7.1测量范围内不确定度一览表, 见表2

7.2不同类型热电偶不同其不确定度不同, 见表3

8.1由测量重复性引入的不确定度, 属A类。在本检定系统中用同一支标准, 同一支被检作等精度多次检定, 经不同时10次重复等精度检定, 计得单次实验标准差S单

8.2由检定时对标准器的读数误差引入的不确定度, 属B类

熟练的检定者通过水平的望远镜可估读误差的1/10分度, 其分布分析为均匀分布。

8.3由标准水银温度计不确定度引入属B类, 根据量传系统及标准水银温度计检定规程JJG161-2010, 其不确定度为 (p=0.99)

分布属正态分布。

所以, u3=18/2.58=0.007℃ (-30~95) ℃

8.4由检定时K2000型数表的读数不确定度引入的不确定度分量u2, 属B类分量。根据使用说明书, 不确定度为0.005%×读数+0.0005%×量程, 按正态分布估计, k=2。现以95℃和300℃点为例计算, 分度表上95℃.300℃点热电动势为5.982, 21.036 m V微分电动势为.67.12μV/℃, 77.91μV/℃。

换算成温度为:0.8/67.12=0.012℃

当k=2时, u2=0.016/2=0.01℃

8.5标准恒温槽的温场指标有水平均匀性及最大均匀性, 由于检定全浸水银温度计采用与标准同深插入, 故只需考虑水平温场不均匀性的引入, 该分布分析为均匀分布:

8.6按规程规定, 每温度点读数完毕时槽温变化不得大于±0.1℃, 分布按均匀分布处理。

8.7由冷端恒温器引入的不确定度为±0.1℃, 其分布为均匀分布, 属B类分量。故:

以上各项误差来源独立不相关, 均乘传播系数1后成为各分量标准不确定度参与合成。

可得uc=0.08℃ (-30~95) ℃

取p=95%, k=2时, 则

11.1不同类型热电偶不同其不确定度不同, 见表5。

本文对工作用廉金属热电偶的测量不确定度进行了分析, 确定了不确定度的来源, 特别是针对 (-30~300) ℃的工作用廉金属热电偶检定所引入的不确定度来源, 采用详细阐述。供有关单位参考。