配熱電偶數顯儀表現場校準不確定度分析

摘要:針對配熱電偶現場校準存在的困難文章介紹了一種配熱電偶溫度數顯儀表現場校準原理及步驟并對現場校準結果進行了不確定度分析。
　　隨著自動化水平不斷提高工業生產中大量采.用溫度數顯儀表以實現溫度參數直觀的監控提高了生產效率。但是大量溫度儀表具有固定安裝和連續運行的特性拆卸送檢費時費力影響生產進度于是很多部門]采取現場校準。但是現場校準受到條件限制校準項目、校準環境條件及配套設施都達不到檢定規程的要求尤其對于具有熱電偶參考端自動補償的儀表校準結果有一定差別。本文對現場校準熱電偶進行了不確定度分析。
1現場校準方法
1.1校準原理
　　現場校準受條件限制,不便進行冷端冰點補償這樣會造成測量結果偏高。因此必須測量出冷端環境溫度對測量結果進行修正。本文采用FLUKE744過程校準儀作為標準器其精度滿足現行規程對標準器的要求,它自帶的熱電偶探頭可以同步測量并顯示冷端環境溫度減少了所用儀表數量。所選被校儀表顯示分辨力為1℃允許誤差為±5℃。現場校準接線如圖1所示。
 
1.2校準步驟
(1)將K型熱電偶插在FIUKE744過程校準儀的TC輸入端注意正負極不要接反將過程校準儀開機先選擇“measurement”然后選擇“TC”選項，按下“Enter”進入后選“K”型熱電偶選項。
(2)再將過程校準儀設為“soure"狀態選擇直流電壓擋的mV量程,即可用數字鍵輸入所需要的電壓值。
(3)在確認斷電的情況下將被校儀表原信號輸入線移走在信號輸入端子.上夾上過程校準儀的表筆將熱電偶測量端用絕緣膠帶固定在被校儀表信號輸入端子處。
(4)通電由過程校準儀給被校儀表輸入被校點溫度對應的電壓值讀取并記錄儀表的顯示溫度值和冷端溫度值。
按照規程要求對每塊儀表進行兩個循環的測量取兩次測量中誤差最大的作為該儀表的最大基本誤差。
2測量結果不確定度的評定.
2.1數學模型.
2測量結果不確定度的評定
2.1數學模型
△t=td-(ts+tc)(1)
　　式中:△t為用溫度表示的基本誤差,℃;td為被校儀表顯示的溫度值,℃;ts為標準儀器輸入的電量值所對應的被檢溫度值,℃;tc為接線端子處環境溫度℃。
2.2標準不確定來源分析及評定
2.2.1輸入量td的標準不確定度u(td)來源及分析
(1)被校儀表的測量重復性引入的標準不確定度u(tdl),采用A類方法評定。在200℃點上連續進行10次測量,得到測量列(單位:℃):228、228、227、228、228、228、227、228、228、228。代入貝塞爾公式:
 
(2)被校儀表顯示分辨力引入的標準不確定度u(td2),采用B類方法評定。被校儀表顯示分辨力為1℃,由儀表分辨力b引入的示值誤差區間半寬為a=b/2,包含因子k=√3。因此:u(td2)=a/k≈0.29(℃),上述2分量獨立不相關,故
2.2.2輸入量1。的標準不確定度u(1.)來源及分析
　　用FLUKE744過程校準儀作為標準,其標準.不確定度u(t,)采用B類方法進行評定:
u(ts)=a/k(3)
　　式中:校準儀的最大允許誤差△為±(0.01%out-put+0.005%fullscale);半寬度a=|△|,本次所用為110mV量程，可得a=0.0063mV。由于現場環境溫度沒有超過說明書規定的范圍,所以不需要進行修正。認為標準器的測量誤差為均勻分布,k=√3。故u(ts)=(mV),換算成溫度為0.09℃。
2.2.3輸入量1。的標準不確定度u(1.)來源及分析
　　參考端溫度由FLUKE744過程校準儀K型熱電偶探頭測量,過程校準儀及探頭在20、30C的恒溫槽中經校準得到修正值,利用線性內插法求得1。的修正值。讀取被校儀表示值后迅速記錄參考端溫度值并修正，得到測量列(單位:℃):27.3、27.3、27.3、27.2、27.3、27.3、27.2、27.3、27.3、27.2。其標準不確定度主要來源于744示值測量重復性、環境溫度波動、744的測溫顯示分辨力及修正值。
其中測量重復性引入的標準不確定度用貝塞爾公式計算u(tel)=0.05℃;環境溫度波動引入的標準不確定度u(te2)=a/k,半寬度a為環境溫度波動幅度,估計為1℃,認為是均勻分布,k=√3,故u(te2)=a/k=0.58(℃);743B的測溫顯示分辨力為0.1℃，引入的標準不確定度為u(te3)=0.03℃;修正值引入的標準不確定u(te4)=0.02℃;由于以上分量獨立不相關,合成后u(tc)=0.58℃。
2.2.4合成標準不確定度的計算
　　由于各輸入量彼此獨立不相關,合成標準不確定度可按下式得到:
 
3結論
　　經比較可以看出,現場校準結果的擴展不確.定度小于被校儀表最大允許誤差的1/3,滿足校準要求。現場校準時要注意減少空氣流動,盡可能保持接線端子處環境溫度恒定,這樣才能保持現場校準結果的準確。