數(shù)字式表面溫度計校準結果的不確定度評定

趙億坤，鄧 濤，袁恩閣

（1 新疆維吾爾自治區(qū)計量測試研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

（2 烏魯木齊質量技術檢驗檢測研究院，新疆 烏魯木齊 830000）

1 概述

1.1 測量依據(jù)

JJF 1409-2013《表面溫度計校準規(guī)范》[1]。

1.2 測量環(huán)境條件

溫度（23±5）℃，相對濕度不大于85%。校準過程中，環(huán)境溫度波動不超過0.5℃。

1.3 測量標準及配套設備

A級鉑熱電阻溫度計與其配套使用的測溫儀表整體校準的擴展不確定度：100℃時，=0.02℃（=2）。校準用溫度源為ACM-1017型表面溫度源。

1.4 被測對象

數(shù)字式表面溫度計。

1.5 測量過程

待溫度源溫度穩(wěn)定到校準溫度，將被校儀器的感溫元件充分、緊密地壓在溫度源熱板工作區(qū)的中心位置上。待標準器的測量儀表及表面溫度計示值穩(wěn)定后，記錄讀數(shù)。被校溫度計的示值與實際溫度的差值為該溫度計的示值誤差。

2 測量模型

2.1 建立測量模型

2.2 靈敏系數(shù)

2.3 傳播律公式

因各輸入量彼此獨立，所以：

3 全部輸入量的不確定度的評定[2]

JJF1409-2013《表面溫度計校準規(guī)范》要求校準時，校準溫度點應選擇測量范圍內(nèi)的整十或整百度點，在測量范圍內(nèi)不得少于3個點。選擇分別在50℃、100℃、200℃、300℃和400℃溫度點進行校準。因為各個溫度點的評定過程相類似，現(xiàn)僅以100℃為例進行詳述。

3.1 輸入量的標準不確定度的評定

其包含了溫度計自身的短期不穩(wěn)定性和表面溫度源穩(wěn)定性的影響。根據(jù)校準規(guī)范的要求，在校準點為100℃時進行重復測量（分辨率為0.1℃的表面溫度計）。

在100℃點上進行連續(xù)10次測量，得到一組測量列100.3℃,100.4℃,100.3℃,100.5℃,100.4℃ ,100.5℃ ,100.3℃ ,100.2℃ ,100.4℃ ,100.5℃。

單次實驗標準偏差為：

任選三臺同類型表面溫度計進行重復性條件下的連續(xù)10次測量，共得到3組測量列。每組測量列分別按上述方法計算，得到單次實驗標準偏差如表1所示。

表1 單次實驗標準偏差

合并樣本標準偏差為：

儀表分辨力為0.1℃，引入的示值誤差區(qū)間半寬為0.05℃，按均勻分布處理，則：

用B類方法評定

被校溫度計顯示儀表分辨力為0.1℃，由修約舍入的最大溫度絕對值為0.05℃，按均勻分布處理，則：

由于測量重復性和被校顯示儀表分辨力引入的分量相互關聯(lián)，故標準不確定度分量只取大者彼此相互獨立，因此：

3.2 輸入量的標準不確定度評定

標準器測量儀表分辨力為0.01℃，按均勻分布處理，則：

3.2.2 標準器測溫點與溫度源熱板工作區(qū)中心點的溫差引入的標準不確定度，用B類方法評定

100℃時標準器測溫點與溫度源工作區(qū)中心點的溫差為0.4℃，按正態(tài)分布處理，則：

100℃時，溫度源穩(wěn)定性為0.4℃，按均勻分布處理，則：

3.2.4 溫度源熱板工作區(qū)溫場不均勻引入的標準不確定度，用B類方法評定[3]

100℃時，工作區(qū)溫度均勻性不大于0.5℃，按正態(tài)分布處理，則：

3.3 輸入量的標準不確定度評定，用B類方法評定

對A級鉑熱電阻及其配套的測溫儀表整體校準，100℃時其修正值的擴展不確定度為0.02℃，

4 標準不確定度分量匯總表（見表2）

表2 標準不確定度分量匯總表

5 合成標準不確定度

6 擴展不確定度的評定

7 測量不確定度的報告與表示

通過對100℃點完整的標準不確定度評估，分析標準不確定度分量匯總表，可得在各校準點的不確定度如表3所示。

表3 各校準點的不確定度