二等标准热电偶标准装置技术报告有哪些内容(一)

2016/7/21 17:49:04 人评论 次浏览 分类:计量检定  文章地址:http://yunrun.com.cn/tech/1007.html

一、立二等标准热电偶标准装置的目的
建立本计量标准的目的是为了更好地在企业内部开展计量标准的量传与溯源。建立计量标准不仅会给企业带来一定的经济效益,还包含着一定的社会效益(如有可能可以对外开展技术服务,增加收益),同时也标志着企业计量水平的一个方面。

二、二等标准热电偶标准装置的工作原理及其组成
工作原理:采用双极比较法检定工作用热电偶。
组成:二等标准热电偶(二等标准铂铑10-铂热电偶)、七位半数字多用表、低电势扫描控制器、恒温油槽和热电偶检定炉等。

三、二等标准热电偶标准装置选用的计量标准器及主要配套设备
计量标准器 名称 型号 测量范围 不确定度或准确度等级或最大允许误差 制造厂及出厂编号 复检间隔
二等标准热电偶 WRPB-2 300-1300℃ 二等 昌晖仪表制造有限公司 一年
一等标准热电偶

WRPB-1

300-1300℃ 一等 昌晖仪表制造有限公司 一年
主要配套设备 数字多用表 KEITHLEY2010 0-1000V 七位半 美国吉时利仪器公司 一年
恒温油槽 HWC-Y 室温-300℃ 温差U=1mK  k=2;
波动度U=2mK  k=2
山东省计量仪器实验厂 一年
热电偶检定炉 YG-3 300-1300℃ U=0.04℃ k=2 山东省计量仪器实验厂 一年
游标卡尺   0-150mm 0.02mm 无锡 一年
兆欧表 ZC25-4 0-1000MΩ

10.0级

上海康海仪器 一年

四、计量标准的主要技术指标
1、二等标准热电偶
型号规格:WRPB-2
准确度等级:二等
测温范围:300-1300℃

2、一等标准热电偶
型号规格:WRPB-1
准确度等级:一等
测温范围:300-1300℃

3、数字多用表
型号规格:KEITHLEY 2010
准确度等级:七位半
测量范围:0-1000V

五、环境条件
项目 要求 实际 结论
温度 (20±5) 18-25 合格
湿度 ≤85%RH 35%-75%RH 合格

六、计量标准的量值溯源和传递框图

七、计量标准的重复性试验
计量标准的重复性通常用测得值的实验标准差来表示,要求是S1<S,其中S1为测得值的实验标准差;S为不确定度评定中S值。

选择一支Ⅱ级工业用镍铬-镍硅热电偶做为被测量对象,用一支二等标准热电偶作标准,对它在1000℃点的热电动势进行重复10次测量,测得数据为41.321、41.320、41.321、41.322、41.322、41.322、41.322、41.324、41.323、41.324mV。则
单次实验标准差为
由于S1<S(不确定度评定中S=0.0017mV),所以重复性符合要求。

八、计量标准的稳定性考核
用该二等标准热电偶对一稳定的被测量对象工业Ⅱ级镍铬-镍硅热电偶,选择1000℃点为测量点,每隔4个月进行一组10次的测量,共观测4组,各组的测得数据及测得结果如下表所示:

工业用II级镍铬-镍硅热电偶在1000℃时在一年内测量的四组数据
时间 工业用II级镍铬-镍硅热电偶在1000℃的电势值mV
第1次 第2次 第3次 第4次 第5次 第6次 第7次 第8次 第9次 第10次 平均值
2012.03 41.326 41.319 41.321 41.321 41.326 41.329 41.322 41.324 41.327 41.325 41.3240
2012.07 41.321 41.321 41.320 41.320 41.321 41.321 41.322 41.320 41.323 41.323 41.3212
2012.11 41.321 41.320 41.321 41.321 41.321 41.320 41.320 41.321 41.320 41.321 41.3207
2013.03 41.328 41.332 41.334 41.329 41.326 41.333 41.327 41.326 41.332 41.329 41.3297

根据以上四组数据,测得稳定性为:Imax-Imin=41.3297-41.3207=0.009mV
由于Imax-Imin<U95=0.032mV,所以该标准装置的稳定性符合要求。

九、检定或校准结果的测量不确定度的评定
Ⅱ级工作用镍铬-镍硅热电偶热电动热测量结果的不确定度评定
1、概述
1.1 测量依据:JJG 351-1996《工作用廉金属热电偶检定规程》
1.2 测量环境条件:温度18-25℃,湿度35-75%RH
1.3 测量标准及其主要技术要求
二等标准热电偶,锌、铝(锑)、铜三凝固点温度的分度值的扩展不确定度U为(0.6-1.0)℃,置信概率0.99;数字多用表电压档允许误差为±(0.005%×示值+0.0035)mV

1.4 被测量对象及其主要性能
Ⅱ级工作用镍铬-镍硅热电偶,在300-1100℃范围内误差不超过2.5℃或±0.75%。

1.5 测量参数与简单测量方法
Ⅱ工作用镍铬-镍硅热电偶在300-1100℃间的热电动势是由其测量端在所需测量温度点、参考端为0℃时的热电动势与二等标准热电偶在相同温度点的热电动势以及标准偶、被测偶的微分热电动势得到的。用数字多用表可测量被测和标准热电偶在各测点附近温度点的热电动势,由与己知的标准热电偶在各测点t的分度值以及微分热电动势可计算出测量时实际温度与所测量温度点的差值△t(|△t|≤5℃),由Δt、被测偶微分热电动势以及进一步计算出被测偶在所需测量温度点的热电动势。

1.6 评定结果的使用
在符合上述条件下的常规测量中,本测量不确定度评定可直接用于重复性条件下或复现性条件下的测量结果。

2、数学模型

式中:为被测热电偶在需测量温度点t的热电动势;为被测热电偶在测量时(温度点)的热电动势;为标准热电偶在需测量温度点t的分度值;为标准热电偶在测量时(温度点)的热电动势;为二等标准热电偶、被测热电偶在需测量点温度t的微分热电动势。

3、输入量的标准不确定度评定
3.1 输入量的标准不确定度的评定
输入量的标准不确定度源于被测热电偶测量不重复性、数字电压表测量误差、检定炉温场分布不均、测量回路寄生电势以及热电偶参考端温度不均。

3.1.1 标准不确定度的评定
输入量的标准不确定度来源于被测热电偶测量不重复性,采用A类方法进行评定。
因在任一温度点测量时,被测偶重复性情况类似,故对其在任一温度点进行重复测量情况的分析,可代表其在其他温度点的测量重复性情况的分析。现以1000℃的测量情况为例分析。
将一支Ⅱ级镍铬-镍硅热电偶用一支二等标准铂铑10-铂热电偶作标准对它在1000℃的热电动势进行重复10次测量,测得数据为41.320、41.320、41.321、41.322、41.322、41.322、41.323、41.324、41.325、41.324mV。则
单次实验标准差为
同样方法,将另5支Ⅱ级镍铬-镍硅热电偶分别用5支二等标准热电偶作标准,分别对它们在1000℃的热电动势进行重复10次测量,获得5组数据的单次实验标准差分别为S2=0.0018mV,S3=0.0018mV,S4=0.0017mV,S5=0.0016mV,S6=0.0018mV
则合并样本标准差Sp为0.0017mV。
实际测量时,测量次数为4次,以测得值的平均值为测量结果。则该结果的标准不确定度为
标准不确定度自由度为

3.1.2 标准不确定度的评定
标准不确定度由数字多用表电压档测量误差引起,采用B类方法进行评定。
根据数字多用表电压档检定结果可得:检定后1年内其示值误差为:
±(0.005%×示值+0.0035)mV
在区间内可以认为均匀分布,,以整百度计算为例,结果见表1所示。

表1 标准不确定度的计算
测量温度 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
最大示值 mV 12.5 16.5 21.0 25.0 29.5 33.5 37.5 41.5 45.5
示值误差 μV ±4.1 ±4.3 ±4.6 ±4.8 ±5.0 ±5.2 ±5.4 ±5.6 ±5.8
半宽a被2 μV 4.1 4.3 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8
U(e被2)μV 2.4 2.5 2.6 2.8 2.9 3.0 3.1 3.2 3.3
估计,则自由度

3.1.3 标准不确定度的评定
标准不确定度由检定炉温场分布不均引,采用B类方法进行评定。
由检定炉温场分布不均引起最大误差不超过20μV,在区间内可以认为均匀分布,,半宽度为10μV,故标准不确定度为        估计,则自由度

3.1.5 标准不确定度的评定
标准不确定度由热电偶参考端不为0℃引起,采用B类方法进行评定。
由经验和试验可得:热电偶参考端不为0℃带来误差不超过±8μV,在区间内可认为均匀分布,,半宽度,故标准不确定度为    估计,则自由度。 

3.1.6 输入量的标准不确定度的合成
的标准不确定度合成,则标准不确定度为    自由度为
                              
以整百度计算为例,标准不确定度及其自由度见表2。

表2 标准不确定度及其自由度
测量温度 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
u(e)μV 7.8 7.9 7.9 8.0 8.0 8.0 8.1 8.1 8.2
ν μV 37 37 38  39  40 41 41 42 43

3.2 输入量的标准不确定度的评定
输入量的标准不确定度来源于二等标准热电偶分度值的不确定度和其年不稳定性情况,可由标准热电偶分度结果不确定度与其年稳定性因素综合后得到,因此采用B类方法进行评定。因二等标准热电偶年稳定性是以锌、铝、铜三定点的热电动势值变化为依据的,所以先将标准热电偶三定点测量结果不确定度与其年稳定性因素综合,评定其定点标准不确定度,再进一步推算出其余温度点标准不确定度

3.2.1 在三定点上标准不确定度的评定
3.2.1.1 标准不确定度的评定
标准不确定度为分度时二等标准铂铑10-铂热电偶分度结果不确定度,采用B类方法进行评定。
由二等标准铂铑10-铂热电偶测量结果不确定度分析报告可知:其在铜点、铝点、锌点标准不确定度分别为2.6μV、2.4μV、2.4μV,自由度分别为107、131、144。则在铜点、铝点、锌点,分别为2.6μV、2.4μV、2.4μV, 其自由度,分别 为107、131、144。

二等标准热电偶标准装置技术报告有哪些内容》未完,待续

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