不同檢定對工業(yè)鉑熱電阻檢定結(jié)果的誤差

摘要:采用JJG229一2010《工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程》中被檢熱電阻溫度測量誤差的測量模型,用3個不同精度等級的電測儀器,對檢定時標準鉑電阻溫度計使用上級證書R*tp值和自測R:值檢定設(shè)備對檢定結(jié)果貢獻的誤差進行分析研究。研究結(jié)果表明:在相同測量條件下,用上級證書R*tp值時檢定設(shè)備帶人檢定結(jié)果的誤差比自測R*tp值時要小得多,而且使用的電測儀器精度等級越低,其差別越顯著。
0引言
　　工業(yè)鉑熱電阻是中低溫區(qū)進行高精度溫度測量的首選溫度傳感器,其檢定結(jié)果的量值正確性具有重要意義。目前評判工業(yè)鉑熱電阻示值誤差的主要技術(shù)依據(jù)是JJG229---2010《工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程》,其進一步強化了在設(shè)備和檢定方法方面的限制要求(7.3.4.3注)凹;并解釋了用重測R*tp值可以降低.對電測設(shè)備的要求!2。這些要求和解釋可理解為標準裝置使用的電測設(shè)備精度等級越低,檢定時用重測R*tp值的方法有利于降低檢定結(jié)果的不確定.度,或者認為這樣可減小檢定設(shè)備在被檢示值誤差中的份量。
　　在一定的條件下，判別不同檢定方法優(yōu)劣的重要依據(jù)是測量不確定度評定結(jié)果，而不確定度評定結(jié)果需要通過實驗數(shù)據(jù)或其他辦法驗證其方法和結(jié)果的正確性與合理性。采用JJG229-一2010《工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程》中被檢熱電阻溫度測量誤差的測量模型,3個不同精度等級的電測儀器，對檢定時標準鉑電阻溫度計使用上級證書Rp值和自測R;值檢定設(shè)備對檢定結(jié)果貢獻的誤差進行分析研究。
1測量模型與驗證方法
　　規(guī)程規(guī)定，工業(yè)鉑熱電阻的檢定是將二等標準鉑電阻溫度計與被檢熱電阻同置于0℃和100℃溫.度點附近的恒溫槽中進行比較完成。
　　測量不確定度評定結(jié)果表明：在規(guī)程給定的條件下，用上級證書R值時的檢定結(jié)果比重測二值時具有更小的不確定度，即在檢定結(jié)果中引入的誤差更小。該結(jié)論的正確性還需通過其他方法證明。
1.1測量模型
　　根據(jù)規(guī)程，0℃點被檢熱電阻溫度測量誤差的測量模型：
 
式中:△t0、△t100一被檢熱電阻在0℃、100℃時的誤差值,℃;
Ri、Rh一被檢熱電阻在0℃、100℃點的測量值,Ω;
R^*t、R^*h一標準鉑電阻在0℃、100℃點的測量值,0;
R^*tp一標準鉑電阻在水三相點的測量值,Ω;
R0、R100一被檢熱電阻在0℃、100℃時的標稱值,Ω;
Wo^s、W^s100---標準鉑電阻在0℃、100℃時與水三相點溫度時電阻比;
(dR/dt)t=o、(dR/dt)t=100一被檢熱電阻的電阻對溫度的變化率,0/℃;
(dW^st/dt)t=0、(dW^st/dt)t=100---標準鉑電阻的電阻比對溫度的變化率。
1.2被檢技術(shù)參數(shù)及允差
　　Pt100各級鉑熱電阻的技術(shù)參數(shù)及允許偏差見表1。
 
1.3測量標準與儀器
　　測量標準仍使用R*tp標稱電阻值為25Ω的二等標準鉑電阻溫度計，為了分析方便取參考函數(shù)值見表2。
　　測量儀器為數(shù)字多用表,利用其四線電阻測量功能，測量范圍0~200Ω,分辨力0.1mΩ,工作電流1mA,儀器允許誤差見表3)。
 
2.0℃點不同檢定方法在檢定結(jié)果中貢獻的誤差
2.1重測R*tp值時不同等級儀器在檢定結(jié)果中貢獻的誤差
　　不同等級電測儀器測量100Ω被檢熱電阻Ri、25Ω標準溫度計的R*tp值和冰點值R*i時帶來的誤差根據(jù)表3計算得到,見表4。
 
　　把表4、表2、表1數(shù)據(jù)代人式(1)可計算得到不同等級測量儀器時的測量誤差。
0.005級儀器時的測量誤差為
△t0=±14.1mK
0.01級儀器時的測量誤差為
△t0=±28.1mK
0.02級儀器時的測量誤差為
△t0=±56mK
2.2用上級Rp值時不同等級儀器在檢定結(jié)果中貢獻的誤差
　　按規(guī)程要求二等標準R*tp在周期內(nèi)變化不超過U=10mK,k=2;由此得到二等標準R*tp值的變化為:△Rtp=△tdR/d=±10x25x0.00398854=±0.997mΩ,把此值與表4、表2、表1數(shù)據(jù)代人式(1)可計算得到不同等級測量儀器時帶來的測量誤差。
0.005級儀器時的測量誤差為
△t0=±6.5mK
0.01級儀器時的測量誤差為
△t0=±3.1mK
0.02級儀器時的測量誤差為
△t0=±3.9mK
3.100℃點不同檢定方法在檢定結(jié)果中貢獻的誤差
3.1重測R*tp值時不同等級儀器在檢定結(jié)果中貢獻的誤差
　　不同等級電測儀器測量被檢熱電阻Rh、25Ω標準100℃點R*h時帶來的誤差根據(jù)表3計算得到見表5。
 
　　把表5、表2、表1數(shù)據(jù)代入式(2)可計算得到不同等級測量儀器時帶來的測量誤差。
0.005級儀器時的測量誤差為
△t100=±21.6mK
0.01級儀器時的測量誤差為
△t100=±43.2mK
0.02級儀器時的測量誤差為
△t100=±86.4mK
3.2用上級R*tp值時不同等級儀器在檢定結(jié)果中貢獻的誤差
　　把△Rtp值與表5、表2、表1數(shù)據(jù)代人式(2)可計算得到用不同等級測量儀器時帶來的測量誤差。
0.005級儀器時的測量誤差為
△t100=±10.8mK
0.01級儀器時的測量誤差為
△t100=±7.2mK
0.02級儀器時的測量誤差為
△t100=±0.03mK
4不同檢定方法在檢定結(jié)果中貢獻的誤差比較
　　把前面計算得到的兩種檢定方法在檢定結(jié)果中貢獻的誤差匯總列于表6,從數(shù)據(jù)比較可以看出:使用
 
　　上級證書R*tp值時檢定設(shè)備帶人檢定結(jié)果的誤差比采用自測R*tp值時要小得多,而且隨著使用的電測儀器精度等級的降低其差別逐漸顯著。表6的數(shù)據(jù)結(jié)果與文獻[3]在同樣條件下采用JJF1059--2012《測量不確定度評定與表示》6-7的測量不確定度評定方法所得到的結(jié)果在變化趨勢上一致。
5結(jié)束語
　　在相同的測量條件下,用上級證書R*tp值檢定時設(shè)備帶人檢定結(jié)果的誤差比采用自測R*tp值時要小得多,而且使用的電測儀器精度等級越低,其差別越顯著,其變化趨勢與不確定度評定的結(jié)果一致。