工业热电偶测量结果的不确定度分析

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工作用廉金属热电偶是-种广泛应用于工业，农业，科研等部门的重要温度计量仪器。其检定装置由标准热电偶、数字多用表、热电偶检定炉、冰点恒温器、自动扫描开关 、控温装置及计算机综合控制系统组成。本文依据JJG351-l996《工作用廉金属热电偶》检定规程中的方法和要求，评定了工作用廉金属热电偶检定装置和仪器示值误差检定结果的不确定度。

l 检定装置的构成及原理整套装置由标准热电偶、数字多用表、热电偶检定炉、冰点恒温器、自动扫描开关、控温装置及计算机综合控制系统组成。其原理是将标准与被检热电偶捆扎成-束，使其工作端对齐，置于检定炉最高温度位置，参考端置于冰点恒温器中，用同材质的导线将各热电偶与 自动扫描开关连接。给控温装置设定-检定点温度，在控温装置的控制下使炉温稳定在给定的检定点附近，此时通过自动扫描开关及数字多用表就可以读出各热电偶所测量的炉温。被检热电偶与标准热电偶所测炉温的差即为被检热电偶的误差。

2 检定装置不确定度评定依据 JJG351-1996《工作用廉金属热电偶》检定规程，采用双极法，用-等标准铂铑 10-铂热电偶检定-支 K型热电偶，检定点选取 1000%。

2.1 数学模型根据JG35 1-1996(作用廉金属热电偶》检定规程中的计算公式：e 等 ·S ㈩式中：eb-被检热电偶在检定点的热电势；e -被检热电偶在检定点所测得的热电势；E -标准热电偶在检定点的证书值；es-标准热电偶在检定点所测得的热电势；S -标准热电偶在检定点的微分电动势；s -被检热电偶在检定点的微分电动势。

方差和灵敏系数：(e)：cujc；M c；式中：u -被检热电偶在检定点的标准不确定度；/ZB-标准热电偶在检定点的标准不确定度；u -标准热电偶在检定点的证书值的标准不确定度。

ae6 . ae6 .s6 38.98 。l 。2 - - - j-j/ae6 S6 38.98 c3 - j.j2.2 不确定度分量的分析被检热电偶在检定点的标准不确定度( )分析。

2.2.1 标准与被检热电偶的测量端所处位置的不-致可能带来的测量不确定度△e测规程要求热电偶检定炉工作区域最大温差不应超过1oC，在 1000%带来41 的不确定度，属于均匀分布，故 √3，Ae测41/√323.672V，估计其可靠程度为80%，自由度为 l2。

2.2.2 标准与被检热电偶的参考端所处位置的不-致可能带来的测量不确定度△e参规程要求热电偶检参考端处于冰点恒温器中，而冰点恒温器工作区域不会超过0.1clC，带来4.1 V的不确定度，属 于 均匀 分 布，故 √3，Ae测 4.1/√32.3672V，估计其可靠程度为 90%，自由度为50。

2.2.3 被检热电偶多次测量的不重复性可能带来的测量不确定度 Ae$在重复条件下对所分析的K型热电偶在1000C检定 10次数据如下(mV)：41.324，41.322，41。322，41.325，41.320，41.325，41.320，41.322，41.323，41.325， ：41.3228mV，1.932V自由度为9。

2.2.4 测量回路的寄生热电势可能带来的测量不确定度△e回测量回路的寄生热电势以及自动扫描开关的寄生电势不会大于1 V，属于均匀分布，故 k√3，Ae测1/√30.58 v估计其可靠程度为90%，自由度为5O。

， ， 采敏 ：I业热电偶溅量结暴的不确定度分析2.2.5 数字多用表测量的不确定度 △e数数字多用表在 50mV的测量误差为，属于均匀分布，故 k3，△e测6/.33.464V估计其可靠程度为90%，自由度为 50。

将以上 5项合成 √ ； ；M；；23.67222.3672 1.95 0.58 3.464 专：24.125V自由度u.123.6724 2.36724 1.9 0.584 3.4百 12.9433 标准热电偶在检定点的标准不确定度(u )分析3.1 标准与被检热电偶的测量端、参考端所处位置的不- 致可能带来的测量不确定度，测量回路的寄生热电势可能带来的测量不确定度已在 2.1中分析，此处不再重复考虑。

3.2 标准热电偶随时间的不稳定(即标准偶在检定点的证书值可能带来的测量不确定度△e时)规程要求-等标准铂铑 lO-铂热电偶的年稳定性5 V，属于均匀分布，故 √3，分别为5/452.887和lO/455.774使用-等偶时AeN5/432.887V：使用二等偶时 △e测5/455.774V，估计其可靠程度为90%，自由度为50。

3.3 数字多用表测量的不确定度 △e数数字多用表在 10mV的测量误差为，属于均匀分布，故 k3，△e测4.5 2.598tzV，估计其可靠程度为90%，自由度为50。

将以上 2项合成使用-等偶时u √u；u；/2.887 2.598 3.884/zV；使用二等偶时口 √u；u；/5.774 2.598 6.332tzV；自由度 ： u4亟殛3.844 98.91仉 50 50合成标准不确定度使用-等偶时 u (e)Mjc22 24.1252(-3.378) ×3.8砰 754.15tV27.462txV，相当于0.705C。

使用二等偶时 U (e)atc2u2 24.1252(-3.378) ×6.3322：1039.562V32.24t，v，相当于0.827qc。

e) 27. 4624 21.73c L ·、 -二12.943 。98.91取整为 20。

使用-等偶时U952.09×0.7051.47(2 k952.09使用二等偶时U952.09×0.8271.72℃ k952.09用本所-等标准铂铑 10-铂热电偶检定-支工作用 K型热电偶(Ⅱ级)检定结果如下：检定点 1000qC；E41.323mV修正值-1.2'C；U951.47(2；k952.095 结论综上所述，依据 JG351-1996(工作用廉金属热电偶》检定规程中的方法和要求，评定出的热电偶检定装置的扩展不确定度为检定点 1000℃；E41.323mV修正值-1.2'C；U951.47'：C；k952.09