温度检测系统测量不确定度分析

　　1测量方法

　　在钢铁企业生产工艺控制中温度计量的准确度对产品质量有着重要的影响，以马钢车轮生产为例：轮箍厂环型炉均热段温度如果偏低，车轮的硬度会降低并出现软点;温度过高则使车轮性能变差。理想的温度应控制在890℃±10℃范围内。在环型炉的温度控制中，我们选用了由铂铑10-铂热电偶、DBW1130H型温度变送器、ER181型笔式记录仪组成的测温系统，如图1所示。

　　2测量不确定度的来源

　　均热炉内温度测量是由热电偶将温度信号转换成热电势，热电势通过补偿导线传送到温度变送器，温度变送器将热电势转换成4~20mA直流电流，铜导线将电流信号送给记录仪，从而完成测温。经分析，影响测温系统测量不确定度有以下几个方面。

　　(1)读数误差所造成的标准不确定度u1;

　　(2)热电偶测量误差引起的标准不确定度u2;

　　(3)温差对补偿导线影响引起的标准不确定度u3;

　　(4)温度变送器测量误差引起的标准不确定度u4;

　　(5)记录仪测量误差所引起的标准不确定度u5;

　　(6)环境条件 (温差、振动、电磁干扰等)引起的标准不确定度u6;

　　(7)热电偶插入深度不符合要求引起的标准不确定度u7;

　　(8)均热炉内温度分布不均匀造成的标准不确定度u8。

　　在以上不确定度分量中，各分量间彼此独立互不相关。因测量仪表安装在有空调的房间内，环境温度稳定 (一般在20℃±10℃)，对仪表示值影响量较小，温度变化对均热炉内测温电偶热电势的影响极小;振动、电磁干扰对整个测量系统的影响也很小;另外，热电偶插入深度及均热炉内温度分布不均匀所造成的测量不确定度都忽略不计。

　　综上所述，合成标准不确定度：

　　3测量不确定度的计算

　　(1)读数误差所造成的标准不确定度u1

　　参照四川仪表总厂ER记录仪使用说明书记录仪的最大半宽区间为±3.2℃，为均匀分布，因此这种估计很可靠，自由度

　　(2)热电偶测量误差引起的标准不确定度u2

　　根据JJG141-88《工作用铂铑10—铂热电偶检定规程》，二等铂铑10—铂热电偶的最大引用误差为±0.25%，按 正 态 分 布认为估计80%可靠 (不可靠程度为20%)，有公式得

　　(3)温差对补偿导线影响引起的标准不确定度u3

　　参照热电偶不确定度的计算，其最大允许误差为±2.25℃，按正态分布k3=3，认为假设很可靠，则u3=0.75℃，自由度

　　(4)温度变送器测量误差引起的标准不确定度u4