热电阻计量规范标准技术报告.doc

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1、.- 计 量 标 准 技 术 报 告计 量 标 准 名 称 二等铂电阻温度计标准装置 计 量 标 准负责人 建标单位名称(公章) 填 写 日 期 2016 .1 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 )十、检定或校准结果的验证( 19 )十一、结论( 20 )十二、附加说明( 20 )一、建

2、立计量标准的目的随着国民经济的快速发展，工作用热电阻在测温领域的运用，越来越广泛，为了适应社会发展的需要，满足我所的溯源需求，进一步开拓所新的业务，有必要在所建立工作用热电阻检定装置，严格按检定规程要求进行工作用热电阻的检定工作，规范检定行为。同时，我所已经具有满足工作用热电阻检定规程要求的环境条件、设施、标准仪器及配套设备，符合开展工作用热电阻检定工作的条件，具备开展工作用热电阻检定工作的能力。本检定装置的建立可覆盖测量范围在（-30300）的工作用热电阻的检定。二、计量标准的工作原理及其组成组成： 1-标准铂电阻温度计 2-被检热电阻温度计3-恒温油槽4-转换开关5-电测仪器工作原理：该标

3、准装置采用比较法进行检定，即将二等标准铂电阻温度计与热电阻同时插入冰点或恒温槽中，待温度稳定后，通过测量标准与被检的值，由标准算出实际温度，然后通过公式计算得出被检的实际值。三、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检定或校准机构检定周期或复校间隔标准铂电阻温度计WZPB-2（0419.527）二等昆明大方自动控制科技有限公司150965中国测试技术研究院二年主要配套设备标准油槽DTS-300（70300）均匀性：水平温差0.01垂直温差均0.02波动度：0.019/10min泰安德图自动化仪器有限公司DY-1533山东计量院一年制

4、冷恒温槽DTS-20（-20100）均匀性：水平温差、垂直温差均0.01波动度：0.01/15min泰安德图自动化仪器有限公司DS20-1530山东计量院一年数字多用表2010（0-1000）50ppmR+2ppmFKEITHLEY4014562山东计量院一年热工仪表自动检定系统DTZ-01/U=0.1uVk=2泰安德图自动化仪器有限公司DZ0115117山东计量院 一年绝缘电阻表ZC25-3（0-500）M10级浙江正泰无号山东计量院一年四、计量标准的主要技术指标该项标准装置的主要技术指标1. 二等标准铂电阻温度计准确度等级：0:U=55mK,k=2, 100:U=75mK,k=2 2. 测

5、量范围：（0300）五、环境条件序号项 目要 求实际情况结 论1温 度（205）22合格2湿 度（30%-80%）RH56%RH合格六、计量标准的量值溯源和传递框图上级社会公用计量标准本单位计量标准器具工作用计量器具直接比较法计量标准名称：一等铂电阻温度计不确定度或准确度等级或最大允许误差：一等保存机构：山东省计量科学研究院计量标准名称：二等铂电阻温度计测量范围：（0300）不确定度或准确度等级或最大允许误差：0:U=55mK,k=2, 100:U=75mK,k=2=2,100直接比较法计量器具名称：工业铂、铜热电阻测量范围：（0300）准确度等级或最大允许误差：B级七、计量标准的重复性试验在

6、检定装置正常工作条件下，使用二等标准铂电阻温度计，对一支被检铂电阻，分度值Pt100，在100点上等精度重复测量10次，得到以下一组数据： 试验时间测量值测量次数2016年2月23日1138.604- 0.0024 5.766.10-62138. 6070.00063.610-63138. 6100.003612.9610-64138. 605- 0.00162.5610-65138. 6100.003612.9610-66138. 605- 0.00141.9610-67138. 605- 0.00141.9610-68138.6080.00162.5610-69138. 602- 0.00

7、4419.3610-610138. 6080.00162.5610-6138. 606466.2410-6S = = 0.003该标准装置测量重复性为0.003，小于标准装置合成标准不确定度（0.029）该标准装置的测量重复性符合计量标准考核规范的要求。注：已建计量标准，至少每年进行一次重复性试验，测得的重复性应满足检定或校准结果的测量不确定度的要求。八、计量标准的稳定性考核在标准装置正常工作条件下，使用二等铂电阻温度计，对一支被检铂电阻，分度值 Pt100，在100点上等精度重复测量10次，每月测量一次，连续测量4月，得到以下一组数据： 考核时间 测量值测量次数2016年1月05日2016年

8、2月10日2016年3月15日2016年4月23日1138.5439138.5452138.5437138.54262138.5446138.5460138.5435138.54283138.5454138.5456138.5435138.54304138.5440138.5451138.5434138.54245138.5436138.5449138.5439138.54246138.5439138.5454138.5442138.54287138.5440138.5451138.5448138.54318138.5445138.5465138.5442138.54349138.545113

9、8.5442138.5437138.544210138.5442138.5431138.5431138.5431i138.54432138.54511138.54380138.54298变化量0.00203该标准装置测量稳定性最大差值为0.00203/0.379=0.005，小于标准装置扩展不确定度（0.058），该标准装置的测量稳定性符合计量标准考核规范的要求。注：若计量标准在使用中采用标称值或示值，则稳定性应小于计量标准的最大允许误差的绝对值；如加修正值使用，则应小于修正值的扩展不确定度。九、检定或校准结果的测量不确定度评定E.1 被测对象铂热电阻Pt100。AA级（或A级、B级及C级），

10、测量点：0和100，允许偏差见表E.1。表E.1 允许偏差检定点/允许偏差/AAABC00.100.150.300.61000.270.350.801.6E.2 测量标准E.2.1 二等标准铂电阻温度计二等标准铂电阻温度计证书给出的参数见表E.2。表E.2 表二等标准铂电阻证书给出的（及推算出的）参数tWd W/dt00.9999680.00398981001.3927270.003870 0Rtp=24.8437E.2.2 电测设备HY2003A热电阻测量仪，测量范围（0220），分辨力0.1m，MPE：（0.01%读数+1.0m）。E.3 测量方法用比较法进行测量。将二等标准铂电阻温度计与

11、被检铂热电阻同时插入冰点和100的恒温槽中待温度稳定后通过测量标准与被检的值，由标准算出实际温度然后通过公式计算得出被检的实际值R和R。E.4 数学模型检定点0，测量误差的数学模型： (E.1)检定点100，测量误差的数学模型： (E.2)式中符号的含义同正文。从数学模型中可以观察到，0检定点的输入量有：R、R、R、W；100检定点的输入量有：R、R、R、W。(dR/dt)、(dR/dt)、(dW/dt)、(dW/dt)的不确定度很小，可以忽略不计。E.5 输入量ti、th的标准不确定度u(ti)和u(th)的评定有四个主要不确定度来源：Ri、Rh测量重复性，插孔之间的温差，电测设备，测量电流

12、引起的自热。E.5.1 测量的重复性u(Ri1)和u(Ri2)A类不确定度以A级铂热电阻的三组24次重复性试验为例：a) 检定0时的合并样本标准差sp为实际测量以4次测量值平均值为测量结果，所以u(Ri1)=。换算成温度：mK，。b) 检定100时的合并样本标准差sp为实际测量以4次测量值平均值为测量结果，所以u(Rh1)=。换算成温度：mK，。E.5.2 插孔之间的温差引入的标准不确定度u(ti2)和u(th2)B类不确定度冰点槽插孔之间的温差很小，可以忽略不计。水沸点槽插孔之间的温场均匀性不超过0.01；检定过程中温度波动不超过0.02/10min，因标准和被检的时间常数不同，估计将有不大

13、于0.01的迟滞。均服从均匀分布，。因此：估计相对不确定度为20%，则其自由度。E.5.3 电测设备引入的标准不确定度u(ti3)和u(th3)B类不确定度热电阻测量仪的测量误差是主要的不确定度来源，四端转换开关杂散电势引起的不确定度相对较小（换算成电阻，不超过1m），可以忽略不计。检定0时，热电阻测量仪的不确定度区间半宽为，在区间内可认为均匀分布，。则换算成温度： 检定100时，电阻测量仪的不确定度区间半宽为，在区间内可认为是均匀分布，。则换算成温度： 估计相对不确定度均为10%，则其自由度。E.5.4 自热引起的标准不确定度u(ti4)和u(th4)B类不确定度电测设备供感温元件的测量电流

14、为1mA，根据实际经验感温元件一般有约2m的影响。可作均匀分布处理，。则换算成温度： 估计相对不确定度为20%，则其自由度。E.5.5 u(ti)和u(th)的计算由于上述四个不确定度之间相互独立，因此合成为 E.6 输入量和的标准不确定度u()和u()的评定主要有4个不确定度来源：标准铂电阻的复观性和电阻比值的周期稳定性，电测设备的测量误差，测量电流引起的自热。E.6.1 二等标准铂电阻复观性引入的标准不确定度和B类不确定度按规程要求，水三相点处为U99=5mK，k=2.58；水沸点附近为U99=3.4mK，k=2.58。因此，=1.94 mK；=1.32 mK。估计相对不确定度为5%，则其

15、自由度。E.6.2 电测设备引入的标准不确定度和B类不确定度电测设备在水三相点、冰点槽和100恒温槽内测量某标准铂电阻温度计和被检热电阻的电阻值见表E.3。表E.3 电测设备的测量值（含允差检定结果）检定点标准铂电阻温度计工业铂热电阻水三相点24.8440冰点槽内24.8429100.037810034.6005138.5380允差检定结果如下：修正值： 测量偏差： 温度系数：=0.003848659-1，=-1。符合A级要求。a)同一台电测设备测量和的不确定度评估因，用同一台电测设备测量和时，测量结果具有相关性。对的全微分：的最大误差为，估计为均匀分布，则检定0时： 检定100时： 估计相对

16、不确定度为10%，则其自由度。b) 由电测设备测量，而直接引用检定证书中的给出值时的不确定度评估，由于和是用不同电测设备测量的，测量误差之间互不相关，因此，可用方差的合成的办法得到：=10mK为检定周期内的稳定性。按上述得到的是测量的最大误差，可按均匀分布估计，则检定0时：检定100时：估计相对不确定度为10%，则其自由度。E.6.3 测量电流引起自热带来的标准不确定度和B类不确定度二等标准铂电阻温度计在冰点槽的检定过程中自热最大不超过4mK，可作均匀分布处理，。则=2.31mK。检定100时，由于在较高温度流动介质的恒温槽中，自热影响可以忽略不计，则=0.00mK。上述估计的相对不确定度为1

17、0%，则其自由度。E.6.4 标准铂电阻温度计和引入的标准不确定度和的评定由于和是二等标准铂电阻温度计检定证书中给出的，引起温度的不确定度可以用周期稳定性来评估（B类不确定度），分别为10mK和14mK，按均匀分布估计，则=5.77mK，=8.08mK。估计相对不确定度为5%，则其自由度。E.6.5 u()和u()的计算由于上述4个不确定度之间相互独立，因此合成为a) 重新测量时的合成结果检定0时： 检定100时： b) 直接用证书给出值时的合成结果检定0时： 检定100时： E.7 合成不确定度标准不确定度分量汇总见表E.4和表E.5。表E.4 0测量的标准不确定度分量汇总标准不确定度不确定

18、度来源标准不确定度值/mK灵敏系数不确定度分量自由度116.5353.3测量重复性0.7969插孔间温差0.0012电测设备误差16.2550自热影响2.9512-16.51(测量得到)22.04(证书给出)152.359.8标准铂电阻复现性1.94100电测设备误差0.00(测量得到)21.06(证书给出)50自热影响2.3150标准铂电阻稳定性5.77100 表E.5 100测量的标准不确定度分量汇总标准不确定度不确定度来源标准不确定度值/mK灵敏系数不确定度分量自由度124.2361.6测量重复性0.5769插孔间温差8.1612电测设备误差22.6050自热影响3.0412-18.67

19、(测量得到)29.27(证书给出)128.658.7标准铂电阻复现性1.32100电测设备误差2.84(测量得到)28.10(证书给出)50自热影响0.0050标准铂电阻稳定性8.08100由于各不确定度分量之间相互独立。因此，不确定度合成为a) 由测量得到时检定0时： ，取整为50；检定100时： ，取整为50。b) 由证书直接用证书给出值时检定0时： ，取整为100；检定100时： ，取整为100。E.8 扩展不确定度a) 重新测量得到时取估计值的置信概率为95%。，则。检定0时：，=2.01；检定100时：，=2.01。b) 直接用证书的给出值时取估计值的置信概率为95%。，则。检定0时

20、：，=1.98；检定100时：，=1.98。E.9 测量不确定度评估的说明从上述的不确定度评估中可以看出，所选的检定设备在检定A级以下铂热电阻时可以满足检定结果的扩展不确定度(k=2)不大于被检热电阻允许误差的1/4。对于A级及以上等级铂热电阻必须用同一个电测设备重新测量才能满足要求。对于A级铂热电阻的检定，电测设备必须提高一个等级，至少为0.005级修正后达到0.005级后使用，才能满足测量的扩展不确定度不大于被检热电阻允许误差的1/4。十、检定或校准结果的验证 采用比对法验证， 选取一只工业用Pt100热电阻（B级），经本装置自检后，得到一组数据，同时将其送至所和所，所测量结果的方差接近于

21、各实验室的平均方差，这三个实验室的计量标准具有相同准确度等级，得到一组数据，结果如下表： 测量值检定结果（mK）检定结果（mK）检定结果（mK）测量值y（100）y1 =22.60 y2=22.62 y3=22.58不确定度UU1 =75U2 =76U3 =74 =（y1+y2 + y3）/3=22.62（mK） 因为0.0243.30 所以满足 该标准装置的不确定度评定结果得到验证十一、结论该工作用热电阻检定装置的测量不确定度为0.058，并得以验证，其重复性、稳定性考核均符合计量标准考核规范的要求，可以开展B级及以下的铂电阻和铜电阻的检定工作。十二、附加说明1、国家计量检定规程：JJG 229-2010工业用铂、铜热电阻检定规程2、二等标准铂电阻温度计检定证书