過程校驗儀熱電偶輸出誤差不確定度評定

摘要:據JJF1472--2014《過程儀表校驗儀校準規范》和JJF1059.1--2012《測量不確定度評定與表示》技術規范，在標準環境條件下，通過對測量結果的影響因素進行分析，找出不確定度的各個分量，對過程校驗儀熱電偶輸出誤差的測量不確定度進行評定和分析。
　　過程校驗儀是在電力、化工和石油等行業和計量部門廣泛使用的設備，保證其量值正確并有效溯源具有重要的意義。對使用兩類標準器進行過程校驗儀熱電偶輸出誤差校準時的測量不確定度分別進行評定并進行分析。
1概述
(1)測量依據:JJF1472--2014《過程儀表校驗儀校準規范》。
(2)環境條件:溫度:20.2℃，相對濕度:50%。
(3)被測對象:過程校驗儀，型號CA71。
(4)測量標準:數字多用表，型號8508A或溫度校準器，型號TD7600。
(5)測量方法:如圖1所示，連接過程校驗儀和標準器，將過程校驗儀設置為熱電偶(K型)輸出狀態，輸出100℃，用標準器進行測量。
 
2標準器為數字多用表時的測量不確定度
評定
2.1測量模型
△=(Axc-A0)/Si
　　式中:△為過程校驗儀輸出示值誤差,℃;Axe為過程校驗儀顯示的溫度值對應的電壓值，mV;Ao為數字多用表測得的電壓值，mV;Si為塞貝克系數,K型熱電偶100℃時，Si=41.369μV/℃，其不確定度可忽略。
合成方差和靈敏系數如下:
 
2.2不確定度分量的評定
2.2.1標準不確定度u(A..)的評定
　　在過程校驗儀模擬輸出K型熱電偶100℃時，過程校驗儀的示值始終顯示100.0℃，故在此分析過程校驗儀輸出的分辨力引入的不確定度分量。過程校驗儀在模擬輸出K型熱電偶100℃時，塞貝克系數Si=41.369μV/℃，其分辨力0.1℃對應電壓值為4.1369μV。設讀數變化區間的半寬a為分辨力的-一半，其概率分布為均勻分布，包含因
2.2.2標準不確定度u(Ao)的評定
(1)測量重復性引入的標準不確定度u1
　　將過程校驗儀設置為K型熱電偶模擬輸出狀態，選擇輸出100℃校準點，在重復性條件下，用數字多用表重復測量10次，得到的數據如表1所示。
　　單次測量的標準差按照貝塞爾公式計算:
 
　　在實際工作中取單次測量結果作為最終結果，故標準不確定u1為：
 
(2)標準器引人的標準不確定度u2.
　　測量使用的標準器是數字多用表8508A，K型.
　　熱電偶[3]100℃點對應的電壓值為4.0962mV，此時數字多用表的最大允許誤差為:±(4.5x10^-6X4.0962mV+0.5x10^-6X200mV)=±0.118μV，屬于均勻分布，k=3，則標準不確定度u2=
 
2.3計算合成標準不確定度
　　表2為各不確定度分量匯總表。
　　各不確定度分量彼此獨立互不相關，則合成標準不確定度uc得:
 
 
2.4擴展不確定度
　　取k=2，則:U=k·uc=2×0.039℃=0.06℃≈0.1℃。
3標準器為溫度校準器時的測量不確定度評定
3.1測量模型
△=Ax-A0
　　式中:△為過程校驗儀輸出示值誤差,℃;Ax為過程校驗儀的顯示值,℃;A0為溫度校準器的顯示值,℃。
　　合成方差和靈敏系數:
 
3.2不確定度分量的評定
3.2.1標準不確定度u(Ax)的評定
　　在過程校驗儀模擬輸出K型熱電偶100℃時，過程校驗儀的示值始終顯示100.0℃，故在此應分析過程校驗儀輸出的分辨力引人的不確定度分量。過程校驗儀在模擬輸出K型熱電偶100℃時，分辨力為0.1℃，設讀數變化區間的半寬α為分辨力的一半，其概率分布為均勻分布，包含因子k=.
 
3.2.2標準不確定度u(A0)的評定
(1)測量結果的重復性引入的標準不確定度u1
　　將過程校驗儀設置為K型熱電偶模擬輸出狀態,選擇輸出10℃0校準點,在重復性條件下，用數字多用表重復測量10次,得到的數據如表3所示。
 
(2)標準器引入的標準不確定度u2
　　測量使用的標準器是溫度校準器TD7600,它在K型100℃點的最大允許誤差為:±0.15℃，屬于均勻分布，k=√3,，則標準不確定度U2=
 
3.3計算合成標準不確定度
　　表4為各不確定度分量匯總表。
 
3.4擴展不確定度
　　取k=2，則:U=k·uc=2x0.1℃=0.2℃
4結束語.
　　因為目前市面上大多溫度校準器的精度都不是太高，所以經過上述測量不確定度的分析可以得到，對于精度較高的過程校驗儀，為了得到較小的測量不確定度，應選用精度高數字電壓表作標準器，可得到較小的測量不確定度;而對于精度較低的過程校驗儀，可以選用溫度校準器作為標準器，讀數方便，可節省校準時間。