陳超

摘 要：熱電阻的示值測量對工業(yè)生產(chǎn)有很大的影響，而且會造成其不確定度的影響，而且不確定度的值直接影響了產(chǎn)品的質(zhì)量、使用價值。不確定度的評定有各個方面，而且不確定度還會受到多種因素的影響。本文根據(jù)相關(guān)不確定度的評定技術(shù)規(guī)范以及工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程，對工業(yè)上熱電阻示值誤差測量值得不確定度評定。

關(guān)鍵詞：工業(yè);熱電阻;示值誤差測量值;不確定度;評定

一、引言

熱電阻在工業(yè)上使用最廣泛的測溫元件，最主要的方法是采用接觸的方法測量溫度。這種元件雖然在工業(yè)上應(yīng)用比較廣泛，但是他們在工業(yè)上測量溫度的過程中會存在一定的誤差，會使所測溫度與實際生產(chǎn)所需要的溫度有一定的偏差，在兩個元件傳遞示數(shù)時出現(xiàn)誤差、與分度表偏離產(chǎn)生誤差以及儀表產(chǎn)生的誤差等。工業(yè)上對熱電阻測量值得不確定度的評定一般依據(jù)《工業(yè)鉑、銅電阻檢定規(guī)程》，對于不確定度評定一般采用比較法進(jìn)行測量，在測量過程中，對測量的環(huán)境溫度也要相當(dāng)高的要求，一般環(huán)境溫度在20℃左右，相對濕度要小于85%。在測量過程中使用的儀器設(shè)備一般有：標(biāo)準(zhǔn)的鉑電阻溫度計、酒精低溫槽、油恒溫槽、數(shù)字多用表。當(dāng)然在使用這些儀器設(shè)備要按照其相關(guān)技術(shù)要求，不能超過其示數(shù)值范圍以免損壞儀表。

二、不確定度來源分析

2.1數(shù)學(xué)建模

一般用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行溫度檢測時，有兩種模型，一個是0℃的檢測模型另一個是100℃時的檢測模型，這兩個數(shù)學(xué)檢測模型在形式上相差無幾。在0℃的數(shù)學(xué)模型檢測中，其中的△ti為被檢測鉑電阻在冰槽中測得的偏離0℃的差，△ti*為標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在冰點槽中偏離0℃的差。類比一下在一百攝氏度恒溫槽中，所測得的△t是北測鉑電阻100℃恒溫曹中測得的偏離100℃的差，以及鉑電子溫度計在100℃恒溫槽中測得的偏離100℃的差。

2.2不確定度傳播率

不確定度的傳播率一般有兩個公式，根據(jù)其數(shù)學(xué)模型公式，可推算出其相關(guān)傳播率，以及利用其給定的靈敏度系數(shù)，一般其靈敏度的系數(shù)為1或者-1。套用這些公式以及相關(guān)數(shù)據(jù)，就可以測定出不確定度傳播率，對不確定度進(jìn)行一個合理評定。

2.3測量不確定度的來源

在工業(yè)上熱電阻校準(zhǔn)的不確定度評定有兩個方面，分別是標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計引入的不確定度和測量被測工業(yè)鉑電阻時引入的不確定度，下面簡單介紹下這兩個不確定度的來源。

2.3.1標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計引入的不確定度

標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計一般會有自然效應(yīng)的產(chǎn)生，隨著自熱效應(yīng)的產(chǎn)生會引入相關(guān)的不確定度，不確定的引入主要有鉑電阻溫度計的不穩(wěn)定性，標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計的電阻，以及在測量時應(yīng)用數(shù)字多用電表其內(nèi)阻產(chǎn)生的不確定，這些都是標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計引入的不確定度。

2.1.2測量被測工業(yè)鉑電阻時引入的不確定度

測量工業(yè)鉑電阻時引入不確定度，其中也包括數(shù)字多用電表的準(zhǔn)確度也會引入不確定度，在測量鉑電阻時恒溫槽的溫場也會有不確定產(chǎn)生，其中溫場主要有兩個方向垂直和水平方向的，這兩個方向的溫場都會引入不確定的產(chǎn)生，除此以外，還有對被測鉑電阻進(jìn)行重復(fù)測量時引入的不確定度。

三、標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

3.1標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻自熱效應(yīng)引入的不確定度

一般來說對于這種類型的電阻產(chǎn)生的自熱效應(yīng)引入不確定度，根據(jù)相關(guān)規(guī)程采用B類的方法進(jìn)行評定。在規(guī)程中標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻的自熱效應(yīng)，其最可靠的規(guī)程是4.0mK，擴(kuò)展到其不確定度的算法中，其不確定度按照一定的分布進(jìn)行計算后得出不確定度為：0.00231℃。

采用B類方法評定的第二種是標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻穩(wěn)定性引入的不確定度，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)測定這種類型的規(guī)程為14mK，然后按照均勻分布進(jìn)行計算可得其不確定度為：0.00808℃。

采用B類方法評定的第三種是標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計自身電阻引入的不確定度，它的規(guī)程是10mK，按照均勻分布，計算可得出其不確定度為：0.00577℃。

采用B類方法評定的最后一種是數(shù)字多用電表準(zhǔn)確度引入的不確定度。其中外電阻是用數(shù)字多用電表測量出的，而其中內(nèi)電阻直接應(yīng)用檢定書上的阻值，然后兩個數(shù)值的比值就是對不確定的評估值，這兩這個種電阻的阻值其相關(guān)性很小的原因就是用不同設(shè)備檢測的，所以其誤差測量并不影響。因而不確定度的評估值可以用方差合成的方法得到。

3.2測量被測溫度計時引入的不確定度

在這方面引入的不確定度大多數(shù)也采用B類的方法進(jìn)行評定。一般在工業(yè)上，大多數(shù)用數(shù)字多用歐姆表測量被測工業(yè)鉑電阻，在檢測前特別要注意其量程的誤差，否則影響其不確定度的值。在對不確定度計算時，取誤差區(qū)間的中間值帶入進(jìn)行計算，根據(jù)均勻分布計算得出不確定度為：0.0135℃。

恒溫槽垂直和水平的溫場引入的不確定度也是采用的B淚方法進(jìn)行的評定。垂直和水平溫場在溫度上相差僅僅0.01℃。根據(jù)均勻分布的計算規(guī)則得出兩種溫場引入的不確定度分別為：0.005774℃、0.002887℃。

被測鉑電阻穩(wěn)定度計重復(fù)測量引入的不確定和其他幾種大為不同，這種采用的是A類的方法進(jìn)行評定不確定度。主要步驟是根據(jù)測量的相關(guān)數(shù)據(jù)計算出電阻的標(biāo)準(zhǔn)偏差，再根據(jù)阻值折合成溫度的形式可得出其不確定度為：0.00718℃。

四、結(jié)束語

簡而言之，工業(yè)熱電阻示值誤差測量值得不確定度評定主要有標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻自熱效應(yīng)引入的不確定度以及測量被測溫度計時引入的不確定度，其相關(guān)評定方法大多數(shù)采用檢定規(guī)程中B類的方法進(jìn)行評定。這些不確定度的評定看起來簡單，但在工業(yè)上尤為重要，它會影響工業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量。

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