工作用Ⅱ级铂铑10-铂热电偶测量结果的不确定度评定

    1 引 言

    校准工作用Ⅱ级铂铑 10-铂热电偶时，由于标准器带入的不确定度、配套电学测量设备的误差、温度场均匀性以及热电偶参考端的影响等因素，会导致测量结果的不确定。因此，在不 同的校准温度点，对校准结果应该进行不确定度分析评定。常规情况下，选取的温度点包括锌、铝、铜三温度固定点和(300～1 300)℃之间的整百温度点。

    本文用双级比较法对热电偶进行不确定度的校准。

    2 测量条件、方法及适用范围

    2.1 测量条件

    测量依据 JJG 141-2000 进行。测量的环境温度为 20±5℃；湿度为 45%～75%RH。测量标准及主要测量设备：一等标准铂铑 10-铂热电偶，锌、铝、铜三温度固定点分度值的扩展不确定度 U 为 0.57℃，置信概率 0.99；数字电压表，最大允许误差为±(30×10-6读数示值+5.0×10－4)mV。

    被测对象为工作用Ⅱ级铂铑 10-铂热电偶，在锌、铝、铜三固定点，误差不超过±1.5℃(0～600℃)或 ±0.25% t℃(600～1 300℃)。

    2.2 测量方法

    测量用Ⅱ级铂铑 10-铂热电偶时，用 1 支一等铂铑 10-铂热电偶作标准器，与被测热电偶捆扎成束，并置于检定炉最高温度场处，用双极法比较进行校准。工作用Ⅱ级铂铑 10-铂热电偶在锌点(419.527℃)、铝点(660.323℃)、铜点(1 084.62℃)的热电动势由以下数据得到：①其测量端分别在各测量温度点、参考端为 0℃时的热电动势；②一等标准铂铑 10-铂热电偶在相同温度点的热电动势；③标准热电偶在该点的分度值。用数字电压表可分别测量被测和标准热电偶在各测点附近温度点t′的热电动势 Eq( t′ )和 ES( t′ )；由 Eq( t′ )、ES( t′ )与标准热电偶证书上给出的在各测点 t 的热电动势值 ES(t)可计算出被测热偶在所需温度点的热电动势。

    3 三定点的热电动势的不确定度的评定

    3.1 数学模型

    被测热电偶在需测量温度点 t 的热电动势 EP表示为[1] 

    式中，EP( t′ )为被测热电偶在实测温度点 t′ 的热电动势，mV；ES(t)为标准热电偶证书上给出的热电动势，mV；ES( t′ )为标准热电偶在实测温度点 t′ 的热电动势，mV。

    2 计算公式[2]

    A类评定的单次实验标准差：

    式中，xi为第i次测量数据；x 为n次测量数据的平均值；n为测量次数。