数字温度表的示值误差不确定度的评定

　　数字温度二次仪表是计量检测机构检定量较大的一种计量器具。JJG617- 1996《数字指示调节仪》计量检定规程( 以下简称“JJG617- 1999”)中规定, 具有热电偶参考端温度自动补偿的仪表检定方法是将补偿导线一端插入冰点槽中, 然后通过铜导线接至标准器, 而补偿导线另一端则接至被检仪表。这种方法比较适宜在实验室里检定。在实际操作过程中, 因为面广量大, 送检周期比较长会影响生产, 企业将数字温度表全部拆下来送检很难做到, 所以大多数温度二次仪表是通过上门检定来完成的。所使用的标准器不少是FLUKE、DRUCK校准仪, 此类校准仪可以通过自身内部冷端参考源即室温补偿来完成, 可不通过冰点温度补偿。本文以FLUKE743B校准仪为例,通过不确定度的评定来分析这种检定方法的可行性。

　　一、测量方法和原理

　　依据JJG617- 1996按“输入基准法”从下限值开始进行两个循环的测量, 以两个循环的平均值计算示值误差, 并将其作为测量结果; 校准仪模拟TC信号通过补偿导线直接接至被检仪表。测量对象 (0~400)℃分辨率为0.1℃、T分度0.5级数显仪表, 允差为2.1℃。

　　二、数学模型

　　根据检定规程, 数学模型为:

　　式中: Δt———被检仪表的示值误差; td———被检仪表的示值; ts———校准仪的输出值对应的实际温度值; e———补偿导线 20℃时的修正值; ki———热电偶各温度测量点的斜率, 可视为常数。

　　三、方差和灵敏系数

　　根据方差合成定律, 输出量的估计方差是由各输入量的估计方差合成的。式中各输入量独立不相关。对公式(1)中的各输入量求偏导, 可得输出量估计方差:

　　四、不确定度来源(见表1)

　　五、输入量标准不确定度评定

　　1.输入量td的标准不确定度u(td)的评定输入量td的不确定度来源主要有两部分: 被检仪表的测量重复性和分辨率, 下面分别评定。

　　(1)测量重复性导致的标准不确定度u(td1)

　　可采用 A 类方法来评定, 用“示值基准法”在 300℃同一转换点上测量 10 次得到测量列: 300.03℃、300.4℃、300.05℃ 、300.04℃ 、300.03℃ 、300.05℃ 、300.03℃ 、300.04℃、300.02℃、300.03℃, 求 得 单 次 标 准 差 s =0.011℃。在实际检定工作中以 4 次测量平均值作为测量结果, 故

　　(2)被检表的分辨率导致的标准不确定度u(td2)

　　可采用 B 类方法来评定, 分辨率为 0.1℃, 可作均匀分布, Xi落于(- 0.05~+0.05)之间, 半宽为 0.05℃, 可得到: