温场温度均匀性检测中的主要不确定度分析

　　温场广泛用于各种生产过程，其均匀度对工艺影响很大。 了解所使用的温场均匀度，对工艺控制和产品的一致性至关重要。温场均匀度的准确测试是了解温场的唯一正确途径。

　　温度均匀度是环境试验设备在稳定状态下，在30min内(每2min测试1次)每次测试中实测最高温度与最低温度之差的算术平均值。

　　式中：Δtn———温度均匀度;n———测量次数;timax———各校准点在第i次测得的最高温度;timin———各校准点在第i次测得的最低温度。

　　JJF1101-2003《环境试验设备温度、湿度校准规范》对均匀度的要求如表1所示。

　　当然，各设备使用单位也可以根据自己的工艺要求规定均匀度的允许值。 但无论执行什么标准，都希望实测的数据是可靠、准确的。

　　温场温度均匀度的测量由多支 (一般温场容积小于2m3选9支，大于2m3选15支)温度传感器(通常是四线铂热电阻或热电偶)和显示仪表组成，时间常数应小于15s。

　　显示仪表一般采用多路温度巡检仪，无论是进口还是国产显示仪表，都是由计算机控制，内部有专门的查表程序，且进行线性化处理，其分辨率达到0.01℃，性能和准确度都比较稳定，只要进行正常周期检定完全能满足使用要求。

　　对于铂热电阻，按照JJG229-1998《工业铂，铜热电阻》 计量检定规程的最大允许偏差，A级±(0.15+0.002|t|);B 级 ±(0.30+0.005|t| )，|t| 是以摄氏度表示的温度的绝对值。

　　对于热电偶，一般较普遍使用K型热电偶，这也是我国技术最成熟的热电偶。 JJG351-1996《工业用廉金属热电偶》 计量检定规程规定的最大允许偏差如表2所示。

　　就算采用最精确的， 检定合格的A级Pt100铂电阻，如果检测点温度为200℃，允许偏差=±(0.15+0.002×200)=±0.55℃。 更何况实际工作中多数选用工业用B级Pt100热电阻。 那么最大允许偏差值达±1.3℃。 用这种检定合格的温度传感器来测试温场的均匀度，所带来的误差为2.6℃，比规程中要求的均匀度值还大。 这对温度均匀度要求较高的温场是无法接受的。

　　经分析，这种误差主要是由传感器之间的个体差异造成的。 虽然每一支的误差都在允许范围内，但其与标准值的偏差有正有负。 无论传感器差异如何，对于显示仪表来说都按照其内部预存的统一的毫伏或电阻对照表运行查表程序，最终显示被测点的温度值。 要避免这种误差，就要对每只传感器分别对待。 下面给出几种常用的解决办法。

　　第一种方法是用即时溯源数据法，将测试均匀度的传感器定期送上级计量部门进行标定，并要求溯源单位给出每只传感器常用工作点的实测真实电阻值或毫伏热电势值。 在很窄的温度范围内，采用表格内差法得到每只传感器的毫伏/电阻———温度对照表。 在工作中选用高精度的四线直流电阻测试仪或毫伏计作为显示仪表，读出温度均匀性检测过程中每只传感器对应的电阻或毫伏值， 再通过查各自的对照表得到相应的温度值。