温度二次仪表计量标准技术
关于温度二次仪表不确定度的评定方法
关于温度二次仪表不确定度的评定方法解宏阳温度二次仪表被广泛应用于社会生产的名个领域，对准确反映温度、实现温度控制具有直接的作用。
做好对温度二次仪表的检定工作十分重要，不确度的评定是其中的一项重要工作，现根据几年来的工作经验，总结出二次仪表不确度的分析方法，与大家一起探讨。
1、检定方法根据JJG617-96数字温度指示调节仪计量检定规程的规定，采用转换点法或标称电量值法对配K型热电偶用数字温度指示调节仪进行检定。
现以输入基准法，在本所现有仪器设备的技术条件下，用CST3006热工仪表校验仪作为标准器，在环境温度为（20土5）℃的恒温室内进行检定时，对配K型热电偶、型号为XMZD-101、测量范围为0～1300℃、分辨力为1℃、准确度等级为0.5级的数字温度指示调节仪检定结果的不确定度进行评定。
2、测量过程1）、按JJG617-96中“输入基准法”进行检定。
在测量范围内选择5个测量点，包括上限值和下限值在内基本均等。
本仪表为0，300，700，1000，1300℃。
2）、从下限值进行两个循环的测量，以两个循环测量的平均值计算示值误差，作为测量结果。
3、数学模型根据JJG617-96数字温度指示调节仪计量检定规程的规定，仪表的指示基本误差为:△t=td-〔ts+e/(■)ti〕±b (1)式中：td——仪表显示的温度值，℃；ts——标准仪器输入的电量值所对应的被检温度值，℃；e——对具有参考端温度自动补偿的仪表，表示补偿导线在20℃时的修正值mV；不具有参考端温度自动补偿的仪表，e=0；（△A/△t）——被检点的电量值一温度变化率，mV/℃；±b——b为仪表显示的分辨力，℃；±符号应与前面两项的计算结果的符号相一致。
在检定点f 附近，式中补偿导线的修正值除被检点的电量值一温度变化率一项为补偿导线的修正值对应于该点的温度值，可用te表示，所以式中e项变为te。
则公式(1)变为：△t=td-[ts+te]±b (2)4、不确定度的来源1）、检定工作中，输入量td是多次重复测量获得的，被检仪表的重复性测量将引入不确定度分量。
温度二次仪表检定装置操作规范
温度二次仪表检定装置操作维护规程1 设备简介Fluke 741B过程仪表认证校准仪（以下简称校准仪）是由电池供电，测量和输出电参数和物理参数的一种手持便携式仪器。
该仪器可使你对过程仪表进行故障诊断，校准，鉴定以及文件档案记录。
详见本手册后面的技术指标。
ZX54直流电阻箱是通过改变电阻值，然后将改变的电阻值信号输送给二次仪表，二次仪表检测到收到的电阻值变化信号，换算成温度。
2 主要技术参数ZX54直流电阻箱（0.01-111111.11）Ω3 操作规程3.1输入和输出插孔表2 输入/输出插孔和连接器3.2 按键校准仪按键如图所示，表3解释它们的功能，有4个未带标记的兰色按键，紧挨在显示屏幕下面称之为功能键。
其功能由操作过程中菜单中出现的定义所确定。
功能键和其显示内部在本手册中用黑体字标明，表3 键的功能序号性能说明1 MEAS SOURCE键测量、输出、测量/输出同时显示方式的循环转换键2 mA键选择mA（电流）测量或输出功能，其回路电源通/断由SETUP 键确定3 SETUP键进入和退出设置方式以调整操作参数4 功能键执行显示于屏幕最下一行菜单所定义的功能5 键背景灯开关6 键选择压力测量或输出功能7 TC RTD键选择TC（热电偶）或RTD（铂电阻）测量或输出功能8 RANGE键在自动量程，固定量程和量程改变之间进行选择，每当按下3.3.1测量范围正常情况下校准仪会自动改变至测量的量程。
显示屏幕右下角“Range”或“Auto Range”取决于量程状态。
自动量程开关要按RANGE键，量程被锁定，再按一次转换到下一个较高量程。
按住此键2秒钟可以换至Auto Range自动量程。
如果量程被锁定，超过量程的输入显示为……，有自动量程，超过量程的输入显示为！！！！！！。
3.3.2测量温度1）使用热电偶校准仪支持11种标准热电偶，每一种都标有美国国家标准协会确定的第一个字母表示：E，N，J，K，T，B，R，L，U或S，或工业标志C。
二次仪表分类及计量方法
二次仪表分类及计量方法
当前二次仪表被广泛应用于化工、食品、冶金等各行业领域，在企业生产过程中发挥重要作业。
基于其使用量较大现状，如果进行拆卸送检的容易发生拆卸损坏，耗时耗力，增加运行成本等情况。
因而多数采取现场计量温控仪表、现场整体计量温度测控系统这两种方式，但后者在实践中运行成本高，最常用的还是现场计量温控仪。
现场计量检定时，环境的复杂使计量工作常面临不同挑战，计量数据时有发生误差较大的情况。
1、二次仪表分类
二次仪表按照不同标准进行分类，从控制方式角度分类，主要分为动圈式温控仪表和数显式温控仪表，其中动圈式温控仪表按其功能分为指示型、指示调节型、记录型。
数显温控仪表粗略分为指示型和指示调节型；从测温方式角度分类，分为接触式和非接触式温控仪表。
2、二次仪表计量方法
温控仪的计量方法主要是以下四种，现场计量温控仪、现场整体计量温度测量控制系统、实验室计量温控仪、实验室计量温控仪表探头。
计量温控仪的检定方法有两种：一是寻找转换点法；二是输入被检点标称电量值法。
对于分辨力值小于其允许基本误差1/5的仪表，其量化误差对仪表基本误差影响很小，故可采用输入被检点标称电量值法进行检定。
除此以外，都应采用寻找转化点法进行检定。
温度二次仪表
计量标准技术报告
计量标准名称温度二次仪表检定装置计量标准负责人冯世伟
建标单位名称(公章) 句容市计量所
填写日期2009年9月
目录
一、建立计量标准的目的………………………………………………( 1 )
二、计量标准的工作原理及其组成……………………………………( 1 )
三、计量标准器及主要配套设备………………………………………( 2 )
四、计量标准的主要技术指标…………………………………………( 3 )
五、环境条件……………………………………………………………( 3 )
六、计量标准的量值溯源和传递框图…………………………………( 4 )
七、计量标准的重复性试验……………………………………………( 5 )
八、计量标准的稳定性考核……………………………………………( 6 )
九、检定或校准结果的测量不确定度评定……………………………( 7～9 )
十、检定或校准结果的验证……………………………………………( 10 ) 十一、结论………………………………………………………………( 11 ) 十二、附加说明…………………………………………………………( 11 )。
二次仪表计量标准技术报告
4、4 合成标准不确定度的有效自由度 合成标准不确定度的有效自由度为
v
eff
ci u (t d )
u (t )
c t 4
4
v
a）分度分辨力为 0.1℃的仪表 各测量点的
u( ) c2 t sl
4
1
v
u (e) c3
4
2
v
3
v
均大于 90，取整为 100。
j 1
m
3、1、2 仪表分辨力导致的标准不确定度 u(
t
d2
)
u(t d 2) 可以采用 B 类方法进行评定。由仪表分辨力 b 导致的示值误差区间半宽为 a=b/2；包含因子
k 3 。可靠性 90%，自由度 50。因此分辨力为 0.1℃的仪表： u(t d 2)=0.05/k=0.029℃。
3、1、3 输入量 由于
t
d
的标准不确定度 u ( d ) 计算
t
t
d1
和
t
d2
相互独立，因此，
u (t d )
eff
u (t ) u (t ) u (t ) v u , (t ) u (t ) v v
d1 d2 4 d 4 4 d1 d2 1 2
2
2
分辨力为 0.1℃的仪表 u( d ) 0.030℃，v=57。
k
v
95
2.01 2.01 1.98 1.98 1.98
50 50 100 100 100
U
95
（℃）不大于仪表误差的 1/5。
九、计量标准的测量不确定度验证 选用一块 XMZ--101 型的数字温度仪表,测量范围为 0----1300℃,精度等级为 1.0,分度号为 K 的仪表,在本装置上测得两组数据,再进行比较如下:
国防军工行业常见第三方计量检测项目及标准
军工行业常见第三方计量检测项目及标准广电计量杜亚俊军工 (1)电磁兼容试验 (1)测试标准 (1)军工飞机供电特性试验 (2)军用设备与分系统电磁兼容试验 (2)系统级电磁兼容试验 (3)环境与可靠性试验 (4)环境试验 (4)可靠性试验与分析 (4)力学环境类试验技术 (5)气候环境类试验技术 (5)综合环境试验 (5)整车试验 (6)仪器计量校准 (6)长度、力学类 (7)电学类 (8)热工、理化类 (9)军工我们的国防军工计量检测技术拥有五十年军工服务经验，传承军工技术，全国建有广州、长沙、武汉、无锡、天津、西安、北京，沈阳、成都、深圳10大军用实验室检测基地，辐射全国主要军工产业聚集地，同时配置国内外先进精密仪器9000多台/套，拥有各类技术人才1400多人，军工资质和测试项目齐全、试验设备先进、技术团队稳健，形成较强的军民融合型计量检测技术服务能力，能为各兵种装备部门、国防军工企业及科研院所从产品技术研发、设计、定型、样品生产到量产质控，提供计量校准、可靠性与环境试验、电磁兼容与安全测试、信息安全检测、技术培训与咨询等一站式的技术解决方案。
电磁兼容试验建有军标检测军用系统级1 0米法电磁兼容暗室1间、3米半电波暗室和军用专用电波暗室各1间，屏蔽室8间，具备了除R S 1 0 5外所有军标设备与分系统检测项目以及航空机载D O - 1 6 0 E / F / G除雷击外的所有电磁兼容和电源测试项目，可开展G J B 1 5 1 A / 1 5 2 A 1 8项试验、G J B 1 5 1 B 2 0项试验，军标系统级G J B 1 3 8 9 A 1 0项试验、G J B 1 9 2 8 6 5项试验，同时满足GJB181A飞机供电特性、GJB322A军用计算机通用规范、GJB3947A军用电子测试设备通用规范等电磁兼容试验要求。
可开展军用产品、汽车整车及零部件、航空电子产品、通信产品设备级电磁兼容检测及系统电磁兼容检测。
二次仪表检定系统
温度二次仪表检定系统
概述：
系统由微机、打印机、标准信号源等组成，检定方法与数据处理符合JJG74-2005、 JJG186-1997 、JJG 617-1996等国家现行相关计量检定规程。
系统特点：
✧ 系统组态灵活，兼容多种不同的硬件配置。
✧ 能够检定配以下信号的二次仪表：K 、N 、E 、J 、T 、S 、R 、B 、EA-2热电偶，Pt100、Pt10、
Cu100、Cu50型热电阻，0-10V 、1-5V 、0-10mA 、4-20mA 、0-2mV 、0-5mV 、0-10mV 等标准信号。
✧ 自动保存检定记录，并将相关信息存入数据库。
用户可按型号、统一编号、分度号、检
定日期等信息查询历史记录。
✧ 具有检定过程中误差不合格提示功能。
✧ 配带有通讯功能的信号源时，系统会自动控制信号源，辅以微机键盘简单操作即可完成
需要的信号输出。
满足条件后，按回车键即可完成此点的检定
✧ 系统兼容自动检定与手动检定，手动检定数据可录入微机进行数据处理与报表输出。
✧ 规范的报表输出功能，且可将记录表和证书导出至EXCEL 中。
硬件配置方案：
打印机
笔记本电脑
热工仪表校验仪PR230
温度显示仪表。
二次仪表通用技术参数输入输出信号
二次仪表通用技术参数输入输出信号二次仪表定义: 接受由变送器、转换器、传感器(包括热电偶、热电阻)等送来的电或气信号，并指示所检测的过程工艺参数量值的仪表二次仪表通用技术参数一．主要电性能参数1. 正常工作条件:1.1 使用电源:默认值220V±10% 50HZ±5% ;功耗约5W(高可靠TM电源)(开关电源型90～260V 50～60HZ 功耗约5W)可定制使用AC380V DC24V等电源规格的品种)1.2 环境温度:0～50℃1.3 环境湿度: ≤85%RH1.4 大气条件:无腐蚀性气体或粉尘的场合1.5 外磁场: ≤400A/m2. 与测量有关的参数：2.1 数显式仪表显示码：0～99、-199～999、-1999～1999、-199.9～399.9、-199.9～999.9、-150.00～399.99、-100.000～499.999等可选2.2 数显式仪表基本误差：≤±（1％F.S+1d）、≤±（0.05％F.S+1d）、≤±（0.2％F.S+1d）、≤±（0.05％F.S+2d）等可选2.3 磁电系仪表基本误差：≤±1.5％F.S 、≤±2.5％F.S可选2.4 24小时示值飘移: ≤±(0.3×基本误差限)2.5 输入串模干扰影响: ≤±0.5×基本误差2.6 输入共模干扰影响: ≤±0.5×基本误差2.7 温度系数:在0℃～50℃范围内偏离20℃±2℃时≤(0.05×基本误差限)/ ℃2.8 热电偶冷端补偿范围: 0℃～50℃2.9 热电偶冷端补偿误差: ≤±1℃、≤±2℃可选3. 与控制输出有关的参数3.1 继电器触电输出:AC250V/5A(阻性负载)或AC250V/5A(感性负载)3.2 驱动可控硅脉冲输出:幅度≧3V,宽度≧40us的移相或过零触发脉冲3.3 驱动固态继电器信号输出:驱动电流≧15Ma 电压≧9V3.4 内装可控硅输出:600V/1A(仅供用于可控硅阳极触发)3.5 模拟量输出:0～10Ma (负载≤1KΩ); 4～20Ma (负载≤500Ω)0～5V (负载≧100KΩ); 1～5V(负载≧100KΩ)3.6 声报警输出:频率为2300Hz的断续声,讯响器声压约80Db/10mm4. 与附加输出有关的参数:4.1 馈电输出:DC 5V±5%、12V±5%、24V±5%(负载电流≤30Ma)4.2 变送模拟信号输出:4.2.1 输出电压:DC 0～1V、0～2V、0～5V、1～5V、0～10V等4.2.2 输出电流:DC 0～10Ma 、4～20Ma等4.2.3 变送信号非线性校准误差: ≤±0.2%F.S、≤±0.5%F.S、≤±1%F.S可选4 .2.4 变送输出幅度误差: ≤±0.2%F.S除非申明,输入信号与变送输出的模拟信号之间不作直流隔离4.3 通讯输出:RS-232或RS-485 ;5. 与调节有关的参数:5.1 设定点偏差:模拟处理的数显仪表≤±2d5.2 设定误差:刻度盘或拨码设置的仪表≤±1％F.S; ≤±1.5％F.S可选5.3 可设置范围:刻度盘或拨码设置的仪表≧1～100%F.S模拟处理式数显仪表≧1～100%F.S数字处理式仪表≧1～100%F.S5.4 回差:模拟处理的仪表≤0.5×基本误差;数字处理的仪表0.2～20间可调5.5 周期时间:模拟式时间比例控制仪表40s±10s数字处理式仪表等周期时25s±5s驱动固态继电器及可控硅2s±0.5s5.6 PID调节仪表出厂参数设置值:P=5%;I=210s D=30s6. 与报警有关的参数6.1 跟随式上限报警值:控制值+(4%～6%F.S)(默认)6.2 跟随式下限报警值:控制值-(4%～6%F.S)(默认)6.3 报警值可设置时的范围: ≧1～100%F.S6.4 报警回差:模拟处理的仪表≤1.5%F.S;数字处理的仪表为1d67. 其他:7.1数据断电保护时间:使用E2PROM时超过十年,使用内置电池时间说明书7.2 重量:0.1KG---1.0KG二. 输入信号及范围输入名称分度号测量范围(℃)热电偶镍铬- 铜镍 E 0～200;0～300; 0～400; 0～600镍铬-镍硅K 0～300;0～400; 0～800; 0～1300铂铑10-铂S 0～1600;700～1600铜-铜镍T -200～50;0～200; 0～300; 0～400铁-铜镍J 0～300;0～500; 0～800铂铑30-铂铑6 B 400～1800;700～1800铂铑13-铂铑R 0～1800;700～1800钨铼3-钨铼25 WRe3-WRe25 0～2300热电阻铜电阻Cu50 0～50.0;0～99.9;0～150;-150.0～150.0铜电阻Cu100 0～50.0;0～99.9;0～150;-150.0～150.0铂电阻Pt100 0～99.9;0～199.9;0～300;-50.0～50.0;-200～600;0～399.9;0～399.99;-100.000～300.000铂电阻Pt1000 0～99.9;0～199.9;0～300;-50～400WFT-202 辐射感温器F2 700～2000AD590类半导体传感器PN -50～5002.其他输入信号:以电压、电流、电阻、频率、无源触点、相位差等作输入信号,可以用压力、流量、湿度、物位、液位、重量、溶氧、PH值、糖度、酸碱度等作计量单位.输入名称单位输入范围电压mV 0～20 Mv;0～50 mV, 0～100 mV;与霍尔、湿度传感器等配套电压V 0～5V(与DDZ-Ⅱ等配套);1～5V(与DDZ-Ⅲ等配套)电流mA 0～10Ma(DDZ-Ⅱ等配套); 4～20Ma(DDZ-Ⅲ等配套) 电阻30～350Ω与YTZ-150等远传压力变送器配套频率 F 0～10KHZ; 0～20KHZ; 0～50KHZ;*～100KHZ等无源触点K ON OFF用户指定/。
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计量标准技术报告
计量标准名称温度二次表检定装置
计量标准负责人
建标单位名称
填写日期
一、建立计量标准的目的
为适应社会与科技发展的需要，加强对温度二次仪表的检定，确保量值传递的准确一致，特建立温度二次仪表检定装置。
一、计量标准的工作原理及其组成
该标准装置是通过特携式效验仪模拟各温度对应的标准电阻值、标准电压值进行信号输出，由配电阻式或配热电偶式数字温度指示调节仪测量出输入的信号所对应的温度值来进行对比校准。
二、计量标准器及主要配套设备
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
a)对一块性能稳定的测量围0-100 C，分辨力为0.1C数字温度指示调节仪，在100 C测试点作10 次等精度重复性测量
序号实测结果(C) X i X i — X-(X i — X-)2
1 100.0
2 -0.015 0.000225
2 100.0
3 -0.005 2.5E-5
3 100.0
4 0.00
5 2.5E-5
4 100.04 0.00
5 2.5E-5
5 100.05 0.015 0.000225
6 100.03 -0.005 2.5E-5
7 100.05 0.015 0.000225
8 100.03 -0.005 2.5E-5
9 100.04 0.005 2.5E-5
10 100.02 -0.015 0.000225
X-100.035
实际标准差s(x)=0.011 C
即：s(x) < 0.04
0.011 C< 0.04 C
结论：s(x )小于测量结果的合成标准不确定度。
b)对一块性能稳定的测量围0-100 C，分辨力为1C数字温度指示调节仪，在100 C测试点作10次等精度重复性测量
序号实测结果(C) X i X i — X-(X i — X-)2
1 100.15 -0.00
2 4E-6
2 100.16 0.008 6.4E-5
3 100.16 0.008 6.4E-5
4 100.13 -0.022 0.000484
5 100.14 -0.012 0.000144
6 100.1
7 0.01
8 0.000324
7 100.14 -0.012 0.000144
8 100.18 0.028 0.000784
9 100.17 0.018 0.000324
10 100.12 -0.032 0.001024
X-100.152
实际标准差s(x)=0.019 °C
即：s(x) < 0.3
0.019 C< 0.3 C
结论：s(x )小于测量结果的合成标准不确定度。
八、计量标准的稳定性考核
a）对一块性能稳定的测量围0-100 C，分辨力为0.1C数字温度指示调节仪，在100 C测试点作10 次等精度重复性测量，取其平均值，每两个月进行一次测量，共测6次.
结果如下：
序号测量结果（C）测量日期
1 100.0
2 2011.02.14
2 100.0
3 2011.04.13
3 100.0
4 2011.06.15
4 100.0
5 2011.08.17
5 100.02 2011.10.16
6 100.03 2011.12.21
P ma x— P mi n v U
100.05 -100.02=0.03 C< U
0.03 C< 0.08 C
结论：计量标准的稳定性小于计量标准扩展不确定度。
b）对一块性能稳定的测量围0-100 C，分辨力为1C数字温度指示调节仪，在100 C测试点作10次等精度重复性测量，取其平均值，每两个月进行一次测量，共测6次.
结果如下：
序号测量结果（C）测量日期
1 100.1
2 2011.02.14
2 100.1
3 2011.04.13
3 100.2
4 2011.06.15
4 100.1
5 2011.08.17
5 100.22 2011.10.16
6 100.33 2011.12.21
P ma x— P mi n v U
100.33 -100.12=0.21 C< U
0.21 C< 0.6 C
结论：计量标准的稳定性小于计量标准扩展不确定度。
九、检定或校准结果的测量不确定度评定
见附件数字温度指示调节仪（配热电阻）示值误差测量结果的不确定度评定测量依据：JJG617-1996《数字温度指示调节仪检定规程》，按其中“输入基准法”进行测量。
测量环境：温度（20士5）C :相对湿度45%-75%R。
测量标准：用特稳携式校验仪作为测量标准，选用JY821特稳用特稳携式校
验仪。
它的主要技术指标如下表：
JY 821特稳用特稳携式校验仪主要技术指标表一
被测对象：配热电阻数字温度指示调节（以下简称仪表）。
总的测量围从-200 C -800 C,配以不同类型的热电阻，测量围可以有多种；仪表的允许误差通常
测量重复性导致的标准不确定度u(t di),u(t di)可以用(示值基准法)在同一个
转换点上通过连续测量得到的测量列，采用A类方法进行评定。
不同分辨力
的仪表具有不同的测量重复性。
A.分辨力为0.1 C的仪表
在100 C同一个转换点上连续测量10次，得到的测量列
100.02,100.03,100.3,100.03,100.02,100.05,100.04,100.05 , 100.03,100.04 C,平均值为t d=100.034 °C
I n
t dj t d 2
单次试验校准偏差为s I ---------- =0.011 C
\ n 1
任选3台同类型的仪表分别在量程的10% 50% 90%付近进行重复性条件下的
连续10次测量，共得到九组测量列。
每组测量列分别按照上述方法计算，得
到单次试验标准偏差如下表：
合并样本标准偏差s p ：1/m s j2 =0.011 C
V j 1
由于入(s)< S p/4,因此可以用S代替所有的同类仪表的实验标准偏差。
实际测试情况是在重复性条件下连续测量4次，以4次测量的平均值作为测量
结果，则可以得到u(t d1) S p/ 4 0.006C
m
自由度V1二V1j 9 (10-1) 81
j 1
B.分辨力为1C的仪表
按上述方法进行实验，得到的结果为何成样本标准偏差S=0.02「C，由于入
1、分辨力为0.1 c 的仪表k95=t 95（50）=2.01.
2、分辨力为1C的仪表k95=t95（50）=1.98.
扩展不确定度U95为U95=k95U c（△ t）
六、测量不确定度报告与表示
1、分辨力为0.1 c的仪表：
本例中仪表示值误差测量结果不确定度的报告如下表数字温度指示调节仪
（b=0.1）测量不确定度报告
拓展不确定度U95不大于仪表测量误差的1/5.
2、分辨力为0.1 C的仪表：
本例中仪表示值误差测量结果不确定度的报告如下表数字温度指示调节仪（b=1）测量不确定度报告
拓展不确定度U95不大于仪表测量误差的1/5.
十、检定或校准结果的验证
十二、附加说明
参考资料：
1.JJG617-96《温度二次仪表检定规程》
2.JJG 74-2005《工业过程测量记录仪检定规程》
3.《误差理论与应用》肖明耀著、计量版。