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（整期优先）网络出版时间：2020-07-20

作者: 李剑

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数字温度指示调节仪校准结果的不确定度分析与评定

李剑

雅安市计量测试所四川雅安 625000

摘要：数字温度指示调节仪是温度显示、调节常见的仪表之一，用输入被检点的标称温度值进行校准是最常用的方法，本文详细介绍了数字温度指示调节仪校准时不确定度评定的详细过程，对数字温度指示调节仪的校准工作具有一定的指导意义。

关键词：数字温度指示调节仪校准结果不确定度

1概述

1.1校准依据

JJG 617-1996《数字温度指示调节仪》。

1.2校准环境条件

温度（20±2）℃，相对湿度（45～75）%。

1.3校准标准及其主要技术参数

本次校准采用的标准器是热工仪表校验仪，北京康斯特仪表科技股份有限公司制造，其主要技术参数如下：

热电阻类型	测量、输出范围（℃）	给定准确度范围（℃）	准确度（℃）
			测量		输出
			2、3线制	4线制
Pt100	-200-850	-100-200	0.14	0.09	0.09
		200-600	0.25	0.15	0.15
		600-850	0.34	0.21	0.21

1.4被校准对象及其技术参数

被校数字温度指示调节仪量程为（0-600）℃，分辨力为0.001℃，准确度等级为0.5级。

1.5 校准方法

采用输入被检点的标称温度值（0℃、100℃、200℃、300℃、400℃）进行校准的方法。

1.6 校准值不确定度评定的适用范围

本次校准中不确定度的评定采用了合并样本偏差的方法，所以本次不确定度的评定结果适用于采用同一套计量标准在相同条件下进行校准示值基本相同的同类数字温度指示调节仪。

2数学模型

根据JJG 617-1996《数字温度指示调节仪》计量检定规程的规定：

△t=t_d-t_s+t_x

式中： △t—仪表示值误差，℃；

t_d—仪表显示的温度值，℃；

t_s—热工仪表校验仪输出的温度值，℃；

t_x—热工仪表校验仪的修正值，℃。

3灵敏系数

=-1

4各输入量的标准不确定度来源及评定方法

被校准的数字温度指示调节仪校准值的标准不确定度u，其来源有：被校数字温度指示调节仪的测量重复性、数字温度指示调节仪的分辨力、校准用标准器溯源性、校准用标准器本身引入的标准确定度等。

4.1测量重复性引入的标准不确定度u_td1

u_td1可以通过连续测量得到的测量列，采用A类方法进行评定，在被检仪表的各温度点，用热工仪表校验仪连续重复测量10次，按照JJG 617-1996《数字温度指示调节仪》规定，最低校准点只进行下行程的测量，最高校准点只进行上行程的测量，得到的数据见表1：

表1 在各校准点调节仪的重复测量数据

校准点	0℃	100℃		200℃		300℃		400℃
校准点	下行程	上行程	下行程	上行程	下行程	上行程	下行程	上行程
1	-0.039	100.014	100.019	200.105	200.111	300.230	300.234	400.337
2	-0.039	100.014	100.020	200.104	200.112	300.230	300.235	400.337
3	-0.037	100.014	100.019	200.102	200.111	300.229	300.234	400.337
4	-0.035	100.014	100.020	200.104	200.112	300.229	300.236	400.337
5	-0.039	100.014	100.020	200.104	200.111	300.227	300.233	400.340
6	-0.039	100.014	100.020	200.105	200.111	300.227	300.235	400.340
7	-0.037	100.014	100.020	200.104	200.112	300.230	300.235	400.338
8	-0.038	100.015	100.020	200.104	200.111	300.230	300.235	400.340
9	-0.037	100.015	100.020	200.105	200.111	300.230	300.235	400.338
10	-0.036	100.016	100.020	200.104	200.111	300.229	300.236	400.340
平均值	-0.038	100.014	100.020	200.104	200.111	300.229	300.235	400.338

利用试验标准偏差计算公式：s= 计算出被校仪表由测量重复性在各校准点引入的标准不确定度分量u_td1，结果见表2。

表2 在各校准点被校数字温度指示调节仪测量重复性引入的标准不确定度

校准点（℃）	0	100	200	300	400
u_td1(℃)	0.002	0.001	0.001	0.001	0.002

4.2被校仪表分辨力引入的标准不确定度u_td2

u_td2采用B类方法进行评定。仪表分辨力b=0.001℃，在区间内可视为均匀分布，包含因子k= ，可计算出在各校准点引入的标准不确定度分量u_td2，结果见表3。

表3 被校仪表分辨力引入的标准不确定度

校准点（℃）	0	100	200	300	400
半宽（℃）	0.0005	0.0005	0.0005	0.0005	0.0005
u_td2（℃）	0.001	0.001	0.001	0.001	0.001

4.3校准用标准器溯源性引入的标准不确定度u_tx

根据上一级计量检定机构对校准用标准器的校准结果中给定的测量结果不确定度U=0.15，k=2，在区间内可视为均匀分布，包含因子k= ，可以计算出标准器溯源性引入的标准不确定度分量u_tx，结果见表4。

表4 校准用标准器溯源性引入的标准不确定度

校准点（℃）	0	100	200	300	400
半宽（℃）	0.075	0.075	0.075	0.075	0.075
包含因子
u_tx（℃）	0.044	0.044	0.044	0.044	0.044

4.4校准用标准器本身引入的标准不确定度u_tz

根据校准用标准器生产厂家使用说明书中提供的模拟热电阻输出和使用电阻测量温度准确度的相关数据并结合所采用的4线制输出校准方法，在各区间内可视为均匀分布，包含因子k= ，可计算出标准器本身在各校准点引入的标准不确定度分量u_tz，结果见表5。

表5 标准器本身在各校准点引入的标准不确定度

校准点（℃）	0	100	200	300	400
包含因子
u_tz（℃）	0.052	0.052	0.098	0.098	0.098

5标准不确定度分量汇总表（见表6）

表6标准不确定度分量汇总表

不确定度分量（℃）	不确定度来源	校准点（℃）	标准不确定度	灵敏系数c_i	丨c_i×u（t_i）丨
u_td1	测量重复性引入的不确定度	0	0.002	1	0.002
		100	0.001		0.001
		200	0.001		0.001
		300	0.001		0.001
		400	0.002		0.002
u_td2	仪表分辨力引入的不确定度	0	0.001	-1	0.001
		100	0.001		0.001
		200	0.001		0.001
		300	0.001		0.001
		400	0.001		0.001

u_tx	标准器溯源性引入的不确定度	0	0.044	-1	0.044
		100	0.044		0.044
		200	0.044		0.044
		300	0.044		0.044
		400	0.044		0.044

u_tz	标准器本身引入的不确定度	0	0.052	/	0.052
		100	0.052		0.052
		200	0.098		0.098
		300	0.098		0.098
		400	0.098		0.098

6合成标准不确定度（见表7）

按照JJF 1059.1-2012 《测量不确定度评定与表示》中规定，输入量u_td1、u_td2、u_tx、u_tz四者相互独立，则可得到合成标准不确定度为：

u_c=

表7各校准点合成标准不确定度汇总表

校准点（℃）	0	100	200	300	400
U_c（℃）	0.069	0.069	0.098	0.098	0.098

7 扩展不确定度的评定（见表8）

根据扩展不确定度的计算公式U=k×u_c（k=2）。

表8 各校准点扩展不确定度

校准点（℃）	0	100	200	300	400
K	2	2	2	2	2
U_c（℃）	0.069	0.069	0.098	0.098	0.098
U（℃）	0.14	0.14	0.20	0.20	0.20

参考文献

[1]朱家良，卢仲碧，李元.JJG 617-1996《数字温度指示调节仪》[S].上海：中国质检出版社，1997.

[2]叶德培.JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》[S].全国法制计量管理计量技术委员会，2012.

[3]JJG中华人民共和国国家计量检定系统表框图汇编[S].北京：中国质检出版社，2018.

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