謝鵬賡

(湖北清江水電開發(fā)有限責(zé)任公司，湖北 宜昌 443000)

目前我國(guó)對(duì)壓力式的溫度計(jì)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，其測(cè)量的依據(jù)為：《JJG310-2002壓力式溫度計(jì)檢定規(guī)程》及《JJF1059-1999測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》。首先，在測(cè)量過程中，測(cè)量人員要想保證結(jié)果的的可靠性，其測(cè)量期間所處的溫度環(huán)境應(yīng)該在15℃～35℃，測(cè)量空間的相對(duì)濕度不大于85%RH。其次，溫度計(jì)上示值誤差的測(cè)量應(yīng)該基于二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)的示值為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。最后，為了能夠盡可能提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確，更好地評(píng)估結(jié)果的不確定性，測(cè)量人員還應(yīng)當(dāng)要最大限度的選擇適合的測(cè)量方法，即測(cè)量人員將二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)(0～100℃)與被檢壓力式溫度計(jì)(0～100℃、準(zhǔn)確度為1.0級(jí)、分度值為 1℃)一同置于FLUKE恒溫油槽中，采用比對(duì)法進(jìn)行檢定。

1 數(shù)學(xué)模型

壓力式溫度計(jì)示值誤差數(shù)學(xué)模型為：

y=x-(t+d)

式中：y為被檢溫度計(jì)的示值誤差；x為被檢溫度計(jì)在測(cè)量時(shí)的示值；t為二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)的示值；d為二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)的修正值。

2 靈敏系數(shù)

3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

3.1 輸入量x的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(x)

1)被檢壓力式溫度計(jì)的示值重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(x1)：(采用A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度進(jìn)行評(píng)定)。

取0℃～100℃、精確度為1.0、最小分度值為1.0℃的兩支壓力式溫度計(jì)，分別在40℃、50℃、60℃、80℃和100℃五個(gè)點(diǎn)進(jìn)行10次重復(fù)性測(cè)量(均為正行程)，得到10組數(shù)據(jù)，見表1，利用“貝塞爾”公式計(jì)算10組實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差s(xi)。

表1 10組測(cè)量數(shù)據(jù)表 ℃

所以：

u(x1)=0.043℃

自由度v(x1)=(n-1)m=90

2)被檢壓力式溫度計(jì)的示值估讀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(x2)：見表2(采用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定)。

表2 被檢壓力式溫度計(jì)示值表

由于u(x1)、u(x2)不相關(guān)，所以：

自由度v(x)=140

3.2 輸入量t的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(t)

1)二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)讀數(shù)分辨率引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(t1)：(采用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定)。

誤差區(qū)間半寬a包含因子k標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(t1)自由度v(t1)0.005℃3a/k=0.005/3=0.003℃(20%)-2/2=12

2)恒溫油槽溫場(chǎng)不均勻引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(t2)：(采用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定)。

誤差區(qū)間半寬a包含因子k標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(t2)自由度v(t2)0.02℃3a/k=0.02/3=0.012℃(20%)-2/2=12

3)恒溫油槽溫度波動(dòng)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(t3)：(采用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定)。

誤差區(qū)間半寬a包含因子k標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(t3)自由度v(t3)0.02℃3a/k=0.02/3=0.012℃(20%)-2/2=12

由于u(t1)、u(t2)、u(t3)不相關(guān)，所以：

自由度v(t)=24

3.3 輸入量d的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(d)

1)二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)修正值引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(d1)：(采用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定)。

誤差區(qū)間半寬a包含因子k標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(d1)自由度v(d1)0.06℃kp=2.58a/k=0.06/2.58=0.02℃∞

2)二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)在使用中不作零位修正引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(d2)：(采用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定)。

誤差區(qū)間半寬a包含因子k標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(d2)自由度v(d2)0.06℃3a/k=0.06/3=0.035℃(20%)-2/2=12

輸入量d標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

自由度v(d)=20

4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

表3中：i為不確定度來源序號(hào)；xi為第i個(gè)變量；ai為xi的區(qū)間半寬；ki為包含因子；u(xi)=α/k為B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度；ci為靈敏系數(shù)；ui(y)=∣ci∣u(xi)為標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量；vi為自由度。

以上所分析的各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量是互不相關(guān)，其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

U=kuc(y)=2×0.07=0.14℃(k=2)

表3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度表

5 測(cè)量結(jié)果的不確定度報(bào)告

檢定環(huán)境溫度：15℃-35℃；濕度：不大于85%RH；其示值誤差測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度：U=0.14℃，k=2。

6 結(jié) 語

綜上所訴，被檢壓力式溫度計(jì)示值誤差測(cè)量結(jié)果的不確定度影響主要表現(xiàn)為被檢溫度計(jì)的示值重復(fù)性、恒溫槽溫度不均勻性和恒溫槽溫場(chǎng)波動(dòng)。為了保證不確定度評(píng)定的可靠性，由此得到的擴(kuò)展不確定度應(yīng)滿足：En=0.14℃/10℃≤1/3。

因此，采用上述方法用于檢定壓力式溫度計(jì)示值誤差是完全能滿足相關(guān)的技術(shù)要求，其檢定方法是可行的。為了保證壓力式溫度計(jì)測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定具有較高的可靠性，在評(píng)估測(cè)量本身的不確定性時(shí)，試驗(yàn)人員需要對(duì)影響評(píng)定可靠性的各種因素進(jìn)行全面的分析，找出溫度計(jì)示值的誤差，從而確保溫度計(jì)能夠更好地被投入使用。