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恒温槽的校准的准确性评定标准

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本文以实例对以二等标准水银温度计和二等标准铂电阻为标准器校准标准恒温槽的两种方法进行了比较,并对不同的方法作了不确定度评定:以二等标准水银温度计为标准器在100℃时的扩展不确定度为o。08℃,以二等标准铂电阻温度计为标准器在100℃是的扩展不确定度为0,026。C。


      1引 言

      标准恒温槽作为二等标准水银温度计、工作用玻璃液体温度计、双金属温度计、压力式温度计、工作铂铜热电阻和绳式热电偶等计量器具检定工作中的主要配套设备,广泛应用于法定计量技术机构的检定,校准(以下简称检,校)实验室及科研单位、工厂和企业等,为确保其正常使用,保障检,校数据的准确可靠,应定期进行校准。恒温槽技术性能测试规范OJF 1030—1998)指出,恒温槽的技术性能决定于它的温度均匀度和温度波动度(以下简称均匀度和波动度),下面将以实例说明均匀度和波动度的校准方法及不确定度的评定方法。

      2、标准水银温度计作为标准器的校准方法及不确定度的评定

      对玻璃液体温度计、双金属温度计、压力式温度计和绳式热电偶等计量器具的检定,它们对恒温槽温场精度的要求不高(均匀度为0。02℃加。20℃,波动度为0。02℃/10min。0。05℃/lOmin),在这种情况下,可以采用二等标准水银温度计作为标准器进行校准。

      2。1校准方法

      2。1。1温度点的选择及校准点位置的分布

      恒温槽技术性能测试规范(JJF 1030—1998)指出,恒温槽的温度测试点应选择在恒温槽工作温度范围的上限和下限两个温度点进行,根据需要也可抽测工作温度范围内的任意温度点。

      准点位置的分布应满足要求温场的最大范围,具体的分布应根据不同恒温槽工作区域的特点而定。

      2。1。2以实例来说明具体的校准方法“

      下面以检定的常用温度100℃为例进行说明。标准油槽:某实验设备厂,型号觑格:604,编号:95022。标准器:标准水银温度计,制造者:某医用仪表厂,型号£吼格:棒式,编号:3_451、1993—10,测量范围:50℃一100T、100℃~150℃,准确度等级:二等。校准时环境条件。温度:25。0℃。相对湿度:60%。角的方式插到测温的两点(如图1中A、F两点),温度稳定后轮换读取温度计示值各4次,取平均值作为结果,再根据标准温度计检定证书给出的修正值即可算出测量点的实际温度。然后按顺时针旋转900,用同样的方法就可测量c、打两点的温度,以此类推,旋转360。后就可测得该八个点的温度,表1列出了测量结果。温度均匀度可由该八点之间任意两点之间的温差求得。温度波动度是指温场内任意点的温度随时间的变化率(每2 min读取一次,共读取5次,最大与最小值之差的一半即为波动度)所得结果请参看表l。由表I所得结果,我们可得出结论:该恒温油槽满足其技术要求,可正常使用。

      2。2测量不确定度的评定

      数学模型‘=c’十A

      式中:卜—唼际温度;f’——标准温度计示值;A——标准温度计在该点的修正值。

      2。2。1标准不确定度的确定

      (1)输入量t’的标准不确定度¨(I,7)评定:二等标准水银温度计的示值估读引人的标准不确定度u(f。’),二等标准水银温度计的示值应估读到最小分度值的1/10,即0。01℃,所引起的误差区问半宽为0。005℃。恒温油槽温度波动度引人的标准不确定度u(如’),用B类标准不确定度评定。恒温槽温度波动在读数过程中其变化最大不超过0。01℃,其分布为反正弦分布,包含因子^=、/f,其标准不确定度为;。(玎):玉罂L:o。004℃、/2恒温槽温场不均匀性引入的标准不确定度Ⅱ(玎),用B类标准不确定度评定。恒温槽在100。c其湿场的最大温差不超过0。04℃,其分布均匀分布,^=、/3,其标准不确定度为:。(一)_上唑!旦=o,012℃V3示值重复性引入的标准不确定度i/,(一),用A类标准不确定度评定。在100。C温度点分别用两支标准温度计进行连续IO次测量,得到两组数据,然后分别对每组计算实验标准差S,如表2所示。

      因为u(“’))、u(∥)、u(t3’)和Ⅱ(∥)是互不相关的。所以:u(,):、/双了耳积了再双了再i2r石丁=0。0146C(2)输入量A的标准不确定度n0)的评定:二等标准水银温度计修正值引入的标准不确定度,用占类标准不确定度评定。从二等标准水银温度计检定规程中可知在100。C时的示值检定结果的扩展不确定度为0。03qc,置信概率为99%,包含因子k=2。68,其标准不确定度u(a-)=O。03/2。68=0。012℃。二等标准水银温度计在使用中不作零点修正所引入的标准不确定度分量,用B类标准不确定度评定。二等标准水银温度计在周期内不作零位修正所引人的最大误差为0。06℃,属均匀分布,k=v3其标准不确定度分量为u“2)=0。06/、/3--0。035℃。因为u(A。)和u似:)是互不相关的,所以输入量A的标准不确定度:u(a)=V`—u2(A*) —u2(A2)=0。037℃合成标准不确定度计算以上所分析的各项标准不确定度分量时互不相关的,所以其合成标准不确定度为:%(£)=、/双订五5而=厕Tr---o。04qC扩展标准不确定度取包含因子k=2。则:U-。岛xu,(t)=2xO。04=O。08℃

      3、二等标准铂电阻作为标准器的校准方法及不确定度的评定

      对于二等标准水银温度计和工业铂、铜热电阻等计量器具的检定,它们对恒温槽温场精度的要求较高(均匀度为0。01`E--O。03qC。波动度为0。02`V。,/10rain)。在这种情况下,可以采用二等标准铂电阻(两支)作为标准器进行校准,同时还需要配套设备0。02级的测温电桥和转换开关。

      3。1校准方法

      1)温度点的选择以及校准点位置的分布:温度点的选择和校准点位置的分布与第一部分以标准温度计作为标准器的方法相同,在这里就不重复说明了。

      2)下面以一实倒来说明具体的校准方法:青岛市计量测试所的标准油槽是二等标准水银温度计和工业铂、铜热电阻检定的主要配套设备。

      标准器:二等标准铂电阻温度计,型号,规格:SPK。--450,编号:950 030、950 031,测量范围:O~419。527 t。校准时环境条件,温度:25ro℃,相对湿度:60%。校准时,先将恒温槽温度升到100℃,待稳定后将两支铂电阻温度计尽可能靠近地放人恒温油槽温场内。轮换读取两支铂电阻温度计的示值各四次。取平均值后相减,可得出两支铂电阻温度计的系统差值血’。将两支铂电阻温度计以互成180。角的方式插到测温的两点(如图1中A、B两点),温度稳定后轮换读取温度计示值各4次,取平均值后相减,再减去血’。即可求得两点的温差△抽,同样方法可测其它各点的温差,表2列出了测量结果。温度均匀度的测量方法与第一部分相同。由表3所得结果,我们可得出结论:该恒温油槽满足其技术要求,可正常使用。

      3。2测量不确定度的评定

      3。2。1数学模型

      式,△I=△R“d兄蚀)。10旷-山’式中:△卜一温场中任意两点温差;AR一温场中任意两点电阻值之差;(aR/at)。。旷——铂电阻温度计在100℃时电阻随温度的变化率(n/oc);血’——两支铂电阻温度计的系统差值。

      3。2。2标准不确定度的确定

      1)输入量AR的标准不确定度u(AR)评定:二等铂电阻温度计的示值估读引入的标准不确定度u(A月。),铂电阻温度计的示值估读到0。001℃,所引起的误差区间半宽为0。0005℃,_9lll:u(AR。)=0。0005。C。

      恒温油槽温度波动度引入的标准不确定度“(A飓),恒温槽温度波动在读数过程中其变化数值很小,可忽略不计。恒温槽温场不均匀性引入的标准不确定度u(AR。),用B类标准不确定度评定。恒温槽在100。C其温场的最大温差不超过0。008 t,其分布均匀分布,^=、/丁,其标准不确定度为:u(△凰):(O。00—8/2一)--o。003"c、/3电测设备引入的标准不确定度分项u(AR,),(4)合成标准不确定度计算:以上所分析的各项标准不确定度分量时互不相关的。所以其合成标准不确定度为:‰(‘)=、/双面西丽陬面可西:万=o。013℃(5)扩展标准不确定度:取包含园子k=2,则:U=kxu。(t)=2xO。013--0。026℃

      4结束语