数显式工业过程测量记录仪（配热电偶）示值误差测量不确定度的分析与评定

数显式工业过程测量记录仪（配热电偶）示值误差测量不确定度的分析与评定

蔡燕强

广西壮族自治区计量检测研究院 广西 南宁 530007

摘　要：本文依据《工业过程测量记录仪检定规程》（JJG74-2005）和《测量不确定度评定与表示》（JJF1059.1-2012）,对数显式工业过程测量记录仪示值误差测量结果的不确定度进行分析与评定。

关键词：工业过程测量记录仪 不确定度

1. 概述

1.1 测量依据：依据JJG74-2005《工业过程测量记录仪检定规程》

1.2 测量方法：

本装置检定配热电偶用的数字记录仪是采用输入被检点标称电量值法进行检定。即用一台ZH553F-Ⅰ型多功能过程校测仪作为标准仪器，分别给被检表输入各个被检点温度所对应的标称电压值，并读取被检表相应的温度显示值，然后通过公式计算出被检表的示值误差。

1.3 测量标准：ZH553F-Ⅰ型多功能过程校测仪

准确度：±（0.01%读数+0.01%满量程）

测量范围：量程0～100.00mV

1.4 被测对象：数字记录仪

准确度：0.5级 分度号：K

测量范围：（0～1200）℃ 分辨率：1℃

K型热电偶 分度表：

1.5 评定结果的使用：在符合上述条件的测量结果，一般可直接使用本不确定度的评定结果。

2 数学模型

（1）

式中： ——被检仪器的示值误差（℃）；

——被检仪器显示值（℃）；

——标准仪器的示值（℃）；

——补偿导线修正值 （mV）；

——热电偶各温度点的微分变势（mV/℃）。

3 灵敏系数

= == ； = =

= = -1/

4 标准不确定度的来源和计算

4.1 检定重复性引入的标准不确定度u( )

用同一台ZH553F-Ⅰ型多功能过程校测仪对同一台（0～1200）℃的数字纪录仪，分别在0，300，600，900，1200℃温度点上重复测量10次，并用贝塞尔公式算得平均值的实验标准差 (服从 分布)为：

u( )=

测得数据如下：（单位：℃）

4.2 由被检仪器分辨力引入的标准不确定度u( )

u( )可以采用B类方法进行评定。其误差区间半宽a为仪表分辨力的一半。

a = 0.5℃，按均匀分布，u( )= =0.29℃

其中 、 相互独立，所以

（各被测点对应 值见不确定度一览表 ）

4.3 标准仪器示值误差引入的标准不确定度u( )

ZH553F-Ⅰ型多功能过程校测仪准确度：±（0.01%读数+0.01%满量程）

测量范围：量程0～100.00mV

0℃：Δ=±（0.01%×0+100×0.01%）=±0.010 mV，折算成温度值Δ=±0.25℃，服从均匀分布，u( )= =0.15℃

300℃：Δ=±（0.01%×12.209+100×0.01%）=±0.0112 mV，折算成温度值

Δ=±0.28℃，服从均匀分布，u( )=0.16℃

600℃：Δ=±（0.01%×24.905+100×0.01%）=±0.0125 mV，折算成温度值

Δ=±0.29℃，服从均匀分布，u( )=0.17℃

900℃：Δ=±（0.01%×37.326+100×0.01%）=±0.0124 mV，折算成温度值

Δ=±0.34℃，服从均匀分布，u( )=0.20℃

1200℃：Δ=±（0.01%×48.838+100×0.01%）=±0.0148 mV，折算成温度值

Δ=±0.41℃，服从均匀分布，u( )=0.24℃

4.4由冰瓶引入的标准不确定度u( )和补偿导线引入的标准不确定u( )

由于u( )和u( )相对其它不确定度分量很小，可以忽略不计。

5 标准不确定度一览表

注：“数值”栏中数据从上至下为0，300，600，900，1200℃温度点的相应数值。

6 合成标准不确定度

代入一览表中各温度点的 ，可得各温度点的 ：

0℃： = 0.39 ℃ 300℃： = 0.37 ℃

600℃： = 0.42 ℃ 900℃： = 0.43 ℃

1200℃： =0.48 ℃

7 扩展不确定度

取置信因子k=2，得扩展不确定度：U=k

0℃： 2 × 0.39=0.8℃

300℃： 2 × 0.37=0.7℃

600℃： 2 × 0.42=0.8℃

900℃： 2 × 0.43=0.9℃

1200℃： 2 × 0.48=1.0.℃

8 不确定度报告

数字纪录仪示值误差测量结果的扩展不确定度为

0℃： 2 × 0.39=0.8℃ k=2

300℃： 2 × 0.37=0.7℃ k=2

600℃： 2 × 0.42=0.8℃ k=2

900℃： 2 × 0.43=0.9℃ k=2

1200℃： 2 × 0.48=1.0.℃ k=2

9 校准测量能力

9.1选一台重复性很好的分辨力为1℃数字纪录仪在温度点为0℃时连续测量10次得到的测量列为： 1℃， 0℃， 1℃， 0℃， 0℃， 1℃， 0℃，0℃， 0℃， 0℃。按A类评定方法得：u( )=0.15℃。按B类评定方法：u( )=0.29℃，u( )=0.15℃

9.2 标准不确定度如下表：

9.3合成不确定度的计算

u_c=0.36℃

9.4校准测量能力U可以用k=2的扩展不确定度来表示：

U=2 u_c=0.7℃

参考文献

1. 《工业过程测量记录仪检定规程》（JJG74-2005）[S].北京:中国计量出版社，2006.

2. 《测量不确定度评定与表示》（JJF1059.1-2012）[S].北京:中国质检出版社，2012.

3. 《通用计量术语及定义》（JJF1001-2011）[S].北京:中国质检出版社，2011.