不同檢定對工業鉑熱電阻檢定結果的誤差

摘要:采用JJG229一2010《工業鉑、銅熱電阻檢定規程》中被檢熱電阻溫度測量誤差的測量模型,用3個不同精度等級的電測儀器,對檢定時標準鉑電阻溫度計使用上級證書R*tp值和自測R:值檢定設備對檢定結果貢獻的誤差進行分析研究。研究結果表明:在相同測量條件下,用上級證書R*tp值時檢定設備帶人檢定結果的誤差比自測R*tp值時要小得多,而且使用的電測儀器精度等級越低,其差別越顯著。
0引言
　　工業鉑熱電阻是中低溫區進行高精度溫度測量的首選溫度傳感器,其檢定結果的量值正確性具有重要意義。目前評判工業鉑熱電阻示值誤差的主要技術依據是JJG229---2010《工業鉑、銅熱電阻檢定規程》,其進一步強化了在設備和檢定方法方面的限制要求(7.3.4.3注)凹;并解釋了用重測R*tp值可以降低.對電測設備的要求!2。這些要求和解釋可理解為標準裝置使用的電測設備精度等級越低,檢定時用重測R*tp值的方法有利于降低檢定結果的不確定.度,或者認為這樣可減小檢定設備在被檢示值誤差中的份量。
　　在一定的條件下，判別不同檢定方法優劣的重要依據是測量不確定度評定結果，而不確定度評定結果需要通過實驗數據或其他辦法驗證其方法和結果的正確性與合理性。采用JJG229-一2010《工業鉑、銅熱電阻檢定規程》中被檢熱電阻溫度測量誤差的測量模型,3個不同精度等級的電測儀器，對檢定時標準鉑電阻溫度計使用上級證書Rp值和自測R;值檢定設備對檢定結果貢獻的誤差進行分析研究。
1測量模型與驗證方法
　　規程規定，工業鉑熱電阻的檢定是將二等標準鉑電阻溫度計與被檢熱電阻同置于0℃和100℃溫.度點附近的恒溫槽中進行比較完成。
　　測量不確定度評定結果表明：在規程給定的條件下，用上級證書R值時的檢定結果比重測二值時具有更小的不確定度，即在檢定結果中引入的誤差更小。該結論的正確性還需通過其他方法證明。
1.1測量模型
　　根據規程，0℃點被檢熱電阻溫度測量誤差的測量模型：
 
式中:△t0、△t100一被檢熱電阻在0℃、100℃時的誤差值,℃;
Ri、Rh一被檢熱電阻在0℃、100℃點的測量值,Ω;
R^*t、R^*h一標準鉑電阻在0℃、100℃點的測量值,0;
R^*tp一標準鉑電阻在水三相點的測量值,Ω;
R0、R100一被檢熱電阻在0℃、100℃時的標稱值,Ω;
Wo^s、W^s100---標準鉑電阻在0℃、100℃時與水三相點溫度時電阻比;
(dR/dt)t=o、(dR/dt)t=100一被檢熱電阻的電阻對溫度的變化率,0/℃;
(dW^st/dt)t=0、(dW^st/dt)t=100---標準鉑電阻的電阻比對溫度的變化率。
1.2被檢技術參數及允差
　　Pt100各級鉑熱電阻的技術參數及允許偏差見表1。
 
1.3測量標準與儀器
　　測量標準仍使用R*tp標稱電阻值為25Ω的二等標準鉑電阻溫度計，為了分析方便取參考函數值見表2。
　　測量儀器為數字多用表,利用其四線電阻測量功能，測量范圍0~200Ω,分辨力0.1mΩ,工作電流1mA,儀器允許誤差見表3)。
 
2.0℃點不同檢定方法在檢定結果中貢獻的誤差
2.1重測R*tp值時不同等級儀器在檢定結果中貢獻的誤差
　　不同等級電測儀器測量100Ω被檢熱電阻Ri、25Ω標準溫度計的R*tp值和冰點值R*i時帶來的誤差根據表3計算得到,見表4。
 
　　把表4、表2、表1數據代人式(1)可計算得到不同等級測量儀器時的測量誤差。
0.005級儀器時的測量誤差為
△t0=±14.1mK
0.01級儀器時的測量誤差為
△t0=±28.1mK
0.02級儀器時的測量誤差為
△t0=±56mK
2.2用上級Rp值時不同等級儀器在檢定結果中貢獻的誤差
　　按規程要求二等標準R*tp在周期內變化不超過U=10mK,k=2;由此得到二等標準R*tp值的變化為:△Rtp=△tdR/d=±10x25x0.00398854=±0.997mΩ,把此值與表4、表2、表1數據代人式(1)可計算得到不同等級測量儀器時帶來的測量誤差。
0.005級儀器時的測量誤差為
△t0=±6.5mK
0.01級儀器時的測量誤差為
△t0=±3.1mK
0.02級儀器時的測量誤差為
△t0=±3.9mK
3.100℃點不同檢定方法在檢定結果中貢獻的誤差
3.1重測R*tp值時不同等級儀器在檢定結果中貢獻的誤差
　　不同等級電測儀器測量被檢熱電阻Rh、25Ω標準100℃點R*h時帶來的誤差根據表3計算得到見表5。
 
　　把表5、表2、表1數據代入式(2)可計算得到不同等級測量儀器時帶來的測量誤差。
0.005級儀器時的測量誤差為
△t100=±21.6mK
0.01級儀器時的測量誤差為
△t100=±43.2mK
0.02級儀器時的測量誤差為
△t100=±86.4mK
3.2用上級R*tp值時不同等級儀器在檢定結果中貢獻的誤差
　　把△Rtp值與表5、表2、表1數據代人式(2)可計算得到用不同等級測量儀器時帶來的測量誤差。
0.005級儀器時的測量誤差為
△t100=±10.8mK
0.01級儀器時的測量誤差為
△t100=±7.2mK
0.02級儀器時的測量誤差為
△t100=±0.03mK
4不同檢定方法在檢定結果中貢獻的誤差比較
　　把前面計算得到的兩種檢定方法在檢定結果中貢獻的誤差匯總列于表6,從數據比較可以看出:使用
 
　　上級證書R*tp值時檢定設備帶人檢定結果的誤差比采用自測R*tp值時要小得多,而且隨著使用的電測儀器精度等級的降低其差別逐漸顯著。表6的數據結果與文獻[3]在同樣條件下采用JJF1059--2012《測量不確定度評定與表示》6-7的測量不確定度評定方法所得到的結果在變化趨勢上一致。
5結束語
　　在相同的測量條件下,用上級證書R*tp值檢定時設備帶人檢定結果的誤差比采用自測R*tp值時要小得多,而且使用的電測儀器精度等級越低,其差別越顯著,其變化趨勢與不確定度評定的結果一致。