热电偶校准不确定度报告

工作用铂铑10-铂热电偶校准结果的不确定度评定 1、概述 热电偶校准结果的不确定度评估，主要是为确定标准器和电测设备选择的合理性。校准结果不确定度的评估方法和结果为日常校准工作提供参考。 2、校准对象 工作用铂铑10-铂热电偶，校准点分别为419.527℃（锌点），660.323℃（铝点），1084.62℃（铜点）。铂铑10-铂热电偶各校准点的微分热电势为：S锌=9.64V/℃，S铝=10.40V/℃，S铜=11.80V/℃。 3、测量标准及设备 3.1 标准器 标准器为一等标准铂铑10-铂热电偶，主要技术指标如表1 表1 计量标准器技术指标 标准名称 测量范围 准确度等级 一等标准铂铑10-铂热电偶 (419.527～1084.62) ℃ 一等

3.2 电测设备 数字多用表，测量范围（0～100）mV，分辨力0.1V，MPE：±(0.005%读数+0.0035%量程)。 4、测量方法 将一等标准铂铑10-铂热电偶（以下简称标准热电偶）和工作用铂铑10-铂热电偶（以下简称被检热电偶）捆扎后放入管式检定炉，用双极比较法在锌、铝、铜三个温度点进行检定。分别计算算术平均值，最后得到被检热电偶在各温度点的热电势值。 5、测量模型 检定点测量结果的测量模型： ）（标被证EEEEt- （式1）

式中：

tE——被检热电偶在检定点上的热电动势值，mV；

证E——标准热电偶证书上给出的热电动势值，mV；

被E——被检热电偶测得的热电动势算术平均值，mV； 标E——检定时标准热电偶测得的热电动势算术平均值，mV。

被E和标E是用一台数字多用表同一时间同一条件下测得，故两组测量数据具有相关

性，根据不确定度传播率得到： )()()(2)()()()(322232222212标被标被标被证，EucEucEErEucEucEucyuc （式2）

式中，灵敏系数： 11证EEct 12被EEct 1-3标EEct

相关系数：),(标被EEr（-1～1） 6、标准不确定度评定 主要不确定度来源：测量重复性、标准器、电测设备、多路开关、参考端、炉温变化及均匀性等影响量。 6.1 测量重复性引入的不确定度分量au，用A类方法进行评定。 因在三个温度点校准时，测量重复性情况大致相同，故对其在任意校准点进行重复性分析，可代表其在其他温度点重复性情况，现以1084.62℃点测量为例分析。 用一等标准热电偶作为标准检定工作用热电偶。由于本检测系统为自动读数，只能按规程测量4次，测得工作偶的五组每组4个重复性试验数据，合并样本标准偏差1ps，测得标准偶的五组每组4个重复性试验数据，合并样本标准偏差2ps，数据见表2。 表2 单位（mV） 1 2 3 4 js pi

s

被检偶 一 10.5881 10.6019 10.5936 10.5887 0.006378 0.004963 二 10.5938 10.5949 10.5937 10.5957 0.000954 三 10.6004 10.6025 10.6012 10.5946 0.003492 四 10.5965 10.6052 10.5896 10.6029 0.007011 五 10.5953 10.5991 10.5891 10.5909 0.004497

标准偶 一 10.5944 10.5944 10.5943 10.5942 0.000096 0.000292 二 10.5941 10.5940 10.5946 10.5941 0.000271 三 10.5954 10.5954 10.5956 10.5958 0.000191 四 10.5936 10.5935 10.5936 10.5936 0.000050 五 10.5921 10.5919 10.5931 10.5927 0.000551

实际测量以4次测量值的平均值作为测量结果，则48.2411pasuV，

15.0422pasu

V。电测设备的测量分辨力为0.1V，由其引入的不确定度分量

029.032/1.0bu

V，bu与1au、2au相比很小，只考虑重复性引入的不确定度分量，

则，48.22221aaauuuV 6.2 标准热电偶引入的不确定度1u，属B类，根据量传系统表及相关资料，在（419.523～1084.62）℃扩展不确定度为0.6℃，3k，因此，各点对应的标准不确定度为1u=0.2℃，经计算1u(锌)=0.2℃×锌S=1.93V、1u(铝)=0.2℃×铝S=2.08V、1u(铜)=0.2℃×

铜S=2.36V。

6.3 电测设备对被检偶引入的标准不确定度2u，用B类方法进行评定。 测量仪器数字多用表，量程范围（0～100）mV，其年允许基本误差为±（0.005%读数+0.0035%量程），区间半宽度a为（0.005%读数+0.0035%量程），按均匀分布处理，3k，3/)(2atu，测量值近似取检定温度点的分度值，铂铑10-铂热电偶在三个检定点分布

表上的热电势分别为：3.447mV，5.860mV，10.575mV，经计算得：

2u(锌)=2.12V、2u(铝)=2.19V、2u(铜)=2.33V。

6.4 电测设备对标准偶引入的标准不确定度3u，用B类方法进行评定。 标准热电偶与被检偶同分度号，用同一数字多用表测量，评估算法同6.3，经计算得： 3u(锌)=2.12V、3u(铝)=2.19V、3u(铜)=2.33V。

6.5 测量回路寄生电势引入的标准不确定度4u，用B类方法进行评定。 本规程第7.1.1条可知，转换开关各路之间最大寄生电动势之差小于0.4V，标准热电偶与被检热电偶测量回路因寄生电动势差变化带来的影响小于0.4V，取区间半宽度a

为0.4V，按均匀分布处理，3k，得：3/4au=0.23V。 6.6 热电偶参考端温差引入的标准不确定度5u，用B类方法进行评定。 由经验和试验可知：热电偶参考端在同一冰点恒温器内，各路之间的最大温差不大于0.05℃，取区间半宽度a为0.05℃，铂铑10-铂热电偶在冰点的微分热电势为：5.40 V/℃,温差换算为热电势为0.27V，按均匀分布处理，3k，得：

16.03/27.05uV。

6.7 炉温变化引入的标准不确定度6u，用B类方法进行评定。 本规程第7.3.6.2双极比较法规定，检定热电偶时炉温变化小于0.1℃/min，设每次测量标准与被检偶的炉温变化差不超过0.1℃，区间半宽度a为0.05℃，按均匀分布处理，3k，3/05.06u=0.029℃，得: 6u(锌)=0.029℃×锌S=0.28V、6u(铝)=0.029℃

×铝S=0.30V、6u(铜)=0.029℃×铜S=0.34V。 6.8 温场均匀性引入的标准不确定度7u，用B类方法评定 标准检定炉有工作区温场均匀性，根据规程和相关资料，最大温差为0.4℃，按均匀分布处理，3k，3/4.07u=0.23℃，得7u(锌)=0.23℃×锌S=2.22V、7u(铝)=0.23℃×铝S=2.39V、7u(铜)=0.23℃×铜S=2.71V。 6.8 合成标准不确定度cu 标准不确定度分量au、1u、4u、5u、6u、7u彼此独立不相关，且灵敏系数为1。引入2u、3u两不确定度分量的两个输入量被E和标E强相关，被E变化被E会使标E等量变化标E，则两者的相关系数估计为：

1),(32被标标被EuEuEEr 影响各温度点检定结果的不确定度分量及评估值列于表3。 合成标准不确定度为： 272726262525242423232222212122ucucucucucucucucuaac

因为2u、3u两不确定度分量大小相等，且正强相关，相关系数为1，两个分量的灵敏系数都为1，但符号相反，因此2u、3u及协方差引入的不确定度相互抵消。合成标准不确定度变为： 2727262625252424212122ucucucucucucuaac

表3 标准不确定度汇总 不确定度分量 iu 不确定度来源 标准不确定度 V 相关 系数 灵敏系数 ic 标准不确定度 /iiuc

V

au 测量重复性 2.48 0 1 2.48

1u 标准热电偶

1.93 2.08 2.36 0 1 1.93 2.08 2.36

2u 电测仪器

2.12 2.19 2.33 1 1 1 1 2.12 2.19 2.33

3u 电测仪器

2.12 2.19 2.33 -1 -1 -1 -2.12 -2.19 -2.33

4u 寄生电势 0.23 0 1 0.23

5u 参考端温差 0.16 0 1 0.16

6u 炉温变化

0.28 0.30 0.34 0 1 0.28 0.30 0.34

7u 温场均匀性

2.22 2.39 2.71 0 1 2.22 2.39 2.71

锌点的合成标准不确定度为：

87.322.228.016.023.093.148.2)(222222锌cu

V(0.401℃)

铝点的合成标准不确定度为： 04.439.230.016.023.008.248.2)(222222铝cu

V(0.388℃)

铜点的合成标准不确定度为： 39.471.234.016.023.036.248.2)(222222铜cu

V(0.372℃)