二等铂电阻温度计标准装置建标技术报告.doc
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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:
2018年02月04日
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……………………………………………………(22)
十一、结论………………………………………………………………………(23)
十二、附加说明…………………………………………………………………(23)
一、建立计量标准的目的
为我市企事业单位的工业铂、铜热电阻温度计、标准水银温度计、工作用玻璃液体温度计提供量值溯源。
二、计量标准的工作原理及其组成
根据JJG229-2010《工业铂、铜热电阻检定规程》的要求,本标准装置由数字多用表(2002型)和标准铂电阻温度计(SPK-450)组成,用数字多用表分别测量标准铂电阻温度计与被检铂热电阻温度计的电阻值经计算得被检铂热电阻的示值误差。
同样将二等标准铂电阻温度计和被检玻璃液体温度计或标准水银温度计同时以全浸或局浸方式置于恒温槽中,待示值稳定后,分别读取标准温度计和被检温度计的示值,计算被检温度计的修正值。
双金属温度计、压力式温度计、温度巡检仪原理均相同。
计量标准器
三、计量标准器及主要配套设备
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
(-189.3442~419.527)℃
二等
2年
数字多用表
2010
电阻:
10Ω~100MΩ
直流电压:
100mV~1000V
电阻:
±(1500ppm·rdg+4ppm·F.S)
直流电压:
±(41ppm·rdg+6ppm·F.S)
1年
主要配套设备
热电偶检定炉
DTL-600
(300~1200)℃
控温稳定度<0.4℃/10min
1年
热电偶检定炉
DTL-600
(300~1200)℃
控温稳定度<0.4℃/10min
1年
制冷恒温槽
DTS-40
(-40~+100)℃
温度波动度:
±0.01℃;
温度均匀度:
(水平≤0.01℃,垂直≤0.02℃)
1年
恒温油槽
DTS-300
(70~300)℃
温度波动度:
±0.01℃;
温度均匀度:
(水平≤0.01℃,垂直≤0.02℃)
1年
零度恒温器
DTBH-01
0℃
精度:
0℃±0.1℃
1年
多通道低电施扫描器
DTZ-01
-------
--------
-----
四、计量标准的主要技术指标
1.标准铂电阻温度计型号:
SPK-450测量范围:
(-189.3442~419.527)℃ 精确度等级:
二等
2.数字多用表型号:
2002 测量范围:
100nΩ~1GΩ 最大允许误差:
±(17ppm•rdg+4ppm•F.S)
3.热电偶检定炉2个型号:
DTL-600测量范围:
(300~1200)℃ 控温稳定度:
<0.4℃/10min
4.制冷恒温槽型号:
DTS-40 测量范围:
(-40~+100)℃
温度波动度:
±0.01℃;温度均匀度:
(水平≤0.01℃,垂直≤0.02℃)
5.恒温油槽 型号:
DTS-300 测量范围:
(70~300)℃
温度波动度:
±0.01℃;温度均匀度:
(水平≤0.01℃,垂直≤0.02℃)
6.零度恒温器型号:
DTBH-01精度:
(0±0.03)℃
五、环境条件
序号
项目
要求
实际情况
结论
1
温度
(20±5)℃
(20±5)℃
合格
2
湿度
45%~75%
45%~75%
合格
六、计量标准的量值溯源及传递框图
上
一
级
计
量
器
具
直接测量
计量器具名称:
工业铂、铜热电阻测量范围:
(-40~419.527)℃准确度等级:
AA级及以下
计量器具名称:
标准水银温度计测量范围:
(-40~300)最大允许误差:
MPE≧±0.20℃
计量器具名称:
工作用玻璃液体温度计测量范围:
(-40~400)℃最大允许误差:
MPE≧±0.05℃
计量器具名称:
双金属温度计测量范围:
(-40~400)℃准确度等级:
1.0级及以下
计量器具名称:
压力式温度计测量范围:
(-20~200)℃准确度等级:
1.0级及以下
计量器具名称:
温度巡检仪测量范围:
(-40~300)℃最大允许误差:
MPE≧±0.1%FS±1字
计量标准名称:
标准铂电阻温度计
准确度等级:
一等
保存机构:
省计量院
计量标准名称:
标准铂电阻温度计
测量范围:
(-189.3442~419.527)℃
准确度等级:
二等
直接测量
本
级
计
量
器
具
下
一
级
计
量
器
具
七、计量标准的重复性试验
在规程规定的条件下,选取一支性能稳定的B级铂热电阻编号2654,用本标准检定装置对0℃时测量10次,以此对该标准装置的测量重复性进行考核。
a)在0℃时
次序
测量结果(Ω)
次序
测量结果(Ω)
1
100.0325
6
100.0326
2
100.0322
7
100.0324
3
100.0321
8
100.0322
4
100.0324
9
100.0321
5
100.0323
10
100.0325
Ω
Ω
结论:
si不大于测量不确定度评定中得到的不确定度,本标准装置的测量重复性符合要求。
八、计量标准的稳定性考核
计量标准的稳定性考核可选一稳定的被测对象,每隔2个月,用该计量标准进行一组10次的测量,取其算术平均值作为该组的测量结果。
现选一台现选一支Pt100型、编号为1#的工业铂热电阻,据JJG229-2010在上述计量标准稳定性考核的定义下进行4组测量,检定结果如下表:
检定点
测量时间及结果(修正值)
差值
2017年06月22日
2017年08月22日
2017年10月23日
2017年12月22日
0℃
+0.005℃
+0.006℃
+0.006℃
+0.007℃
0.002℃
100℃
+0.127℃
+0.126℃
+0.126℃
+0.127℃
0.001℃
从上表可得出:
0℃最大差值为0.002℃,100℃最大差值为0.001℃,此值不超过计量标准的合成不确定度,符合稳定性验证要求。
九、检定或校准结果的测量不确定度评定
工业铂热电阻温度计测量结果的不确定度评定
1概述
1.1测量依据:
JJG229-2010《工业铂、铜热电阻检定规程》。
1.2测量标准:
二等标准铂电阻温度计。
电测设备为2002型数字多用表(200Ω档精度为±17ppm·reading+4ppm·range)。
规程规定检定A级铂热电阻电测设备应引入修正值,但用2002型数字多用表电测设备精度度已足够高,无需引入修正值。
1.3被测对象:
铂热电阻,测量点0℃、100℃,允许偏差见下表。
铂热电阻允差
等级
温度
0℃
100℃
A级
0.15℃
0.35℃
B级
0.30℃
0.80℃
1.4测量参数与测量方法
测量参数为0℃、100℃,比较法进行测量。
比较法是将二等标准铂电阻温度计与铂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。
1.5环境条件
温度:
(15~35)℃、相对湿度≤80%。
1.6评定结果的使用
在符合上述条件下的测量,一般可直接使用本不确定度的评定与结果。
2数学模型
(1)
式中:
——温度时被检实际电阻值;
——温度附近℃时被检测得的电阻值;
——温度时被检温度计电阻值随温度的变化率;
——检定槽温度偏离检定值,
九、检定或校准结果的测量不确定度评定
式中:
——温度时标准温度计的电阻值;
——℃时标准温度计测得的电阻值;
——温度时标准温度计电阻值随温度的变化率;
令,则
(1)式可得数学模型:
3输入量的标准不确定度的评定
3.1输入的标准不确定度的评定
标准不确定度,记作,由4个不确定度分项构成。
3.1.1测量的重复性(A类标准不确定度)
是由于热电势的变化、环境温度的波动、电源的波动、被检热电阻短期不稳定等因素引入的误差。
为了简化,通过重复测量综合考虑。
简称测量的重复性。
本检定系统中用同一支标准、同一支被检温度计作等精度多次检定。
重复性数据如下表:
a)在0℃时
次序
测量结果(Ω)
次序
测量结果(Ω)
1
100.0944
6
100.0947
2
100.0962
7
100.0956
3
100.0954
8
100.0943
4
100.0942
9
100.0954
5
100.0936
10
100.0968
Ω
九、检定或校准结果的测量不确定度评定
Ω
Ω
a)在100℃时
次序
测量结果(Ω)
次序
测量结果(Ω)
1
138.7075
6
138.7172
2
138.7085
7
138.7156
3
138.7193
8
138.7093
4
138.7175
9
138.7084
5
138.7198
10
138.7095
Ω
Ω
Ω
3.1.2恒温油槽插孔之间的温差引入的标准不确定度分项
以恒温油槽的最大温差0.02℃作考虑,不确定度区间的半宽为
0.02℃×0.379Ω/℃=7.58×10-3Ω
在区间内可认为均匀分布,,Ω
3.1.3电测设备引入的标准不确定度分项
对A级和B级铂热电阻:
0℃时,不确定度区间半宽度为100Ω×17×10-6+200Ω×4×10-6=0.0025Ω,
在区间内可认为均匀分布,,
0.0014Ω
九、检定或校准结果的测量不确定度评定
100℃时,不确定度区间半宽度为138.51Ω×17×10-6+200Ω×4×10-6=0.0032Ω,在区间内
可认为均匀分布,,0.0018Ω
3.1.4二等标准铂电阻温度计不确定度引入的标准不确定度分项
0℃时,根据检定规程,的检定周期不稳定性为5mK,合电阻5×10-4Ω,属正态分布,
Ω
同理,100℃,根据检定规程规定它的检定周期不稳定性为12mK,合电阻1.66×10-3Ω,属正态分布,
Ω
3.1.5水三相点并复现0.01℃引入的标准不确定度分项
零度恒温器0℃的波动为±0.01℃,为均匀分布,不确定度分量为:
=0.01℃/=0.006℃,合电阻值2.35×10-3Ω。
3.1.6标准不确定度,即的计算
在0℃时,对A级和B级铂热电阻:
Ω
在100℃时,对A级和B级铂热电阻:
Ω
3.2的标准不确定度的评定
标准不确定度,记作。
的取值是由实验得出的平均值,与实际值有一定的差异。
℃时,
对A级铂热电阻:
由实验得出其不确定度为1.02×10-3Ω/℃,服从正态分布,,
Ω/℃
九、检定或校准结果的测量不确定度评定
对B级铂热电阻:
由实验得出其不确定度为1.99×10-3Ω/℃,服从正态分布,,
Ω/℃
℃时,
对A级铂热电阻:
由实验得出其不确定度为9.85×10-4Ω/℃,服从正态分布,,
Ω/℃
对B级铂热电阻:
由实验得出其不确定度为2.0×10-3Ω/℃,服从正态分布,,
Ω/℃
3.3的标准不确定度的评定
标准不确定度,记作,由3个不确定度分项构成。
3.3.1二等标准铂电阻温度计不确定度引入的标准不确定度分项
0℃时,根据检定规程,的检定周期不稳定性为5mK,合电阻5×10-4Ω,属正态分布,,
Ω
同理,100℃,根据检定规程规定它的检定周期不稳定性为12mK,合电阻1.66×10-3Ω,属正态分布,,
Ω
3.3.2电测设备引入的标准不确定度分项
由于是测量,即它们公用部分的不确定度可以抵消,因此产生影响的只是差值部分。
0℃时,如果用自来水冻制的冰,它偏离0℃的最大偏差为0.03℃,相当于0.01Ω。
对A级和B级铂热电阻:
0℃时,不确定度区间半宽度为0.01×17×10-6Ω+200×4×10-6Ω=0.0008Ω,在区间内可认为均匀分布,,0.0008Ω/=0.0005Ω
100℃时,由于规程规定检定时偏离100℃点的最大偏差2℃,相当于0.8Ω
九、检定或校准结果的测量不确定度评定
对A级和B级铂热电阻:
不确定度区间半宽度为0.8×17×10-6Ω+200×4×10-6Ω=0.0008Ω,在区间内可认为均匀分布,,
0.0008Ω/=0.0005Ω
3.3.3三相点并复现0.01℃引入的标准不确定度分项
根据经验数据,冰水混合物由于杂质含量等原因,0℃的偏差为±0.01℃,为均匀分布,不确定度分量为0.01℃/=0.006℃,合电阻值2.35×10-3Ω,
=2.35×10-3Ω
3.3.4标准不确定度,即的计算
对A级和B级铂热电阻:
0℃时,Ω
Ω
100℃时,Ω
Ω
3.4的标准不确定度的评定
标准不确定度,记作。
的取值是由统计规律得出的平均值,与实际值有一定的差异。
℃时,由实验得出其不确定度为8.98×10-5Ω/℃,服从正态分布,,
Ω/℃
℃时,由实验得出其不确定度为8.7×10-5Ω/℃,服从正态分布,,
Ω/℃
九、检定或校准结果的测量不确定度评定
4合成标准不确定度的评定
4.1灵敏系数
数学模型
灵敏系数
℃
℃
0℃时,
℃
℃
100℃时,
℃
℃
九、检定或校准结果的测量不确定度评定
4.2标准不确定度汇总表
标准不确定度
不确定度来源
标准不确定度
灵敏系数
--
A级铂热电阻
0℃时:
5.08×10-3Ω
100℃时:
7.60×10-3Ω
B级铂热电阻
0℃时:
5.08×10-3Ω
100℃时:
7.60×10-3Ω
1
A级铂热电阻
0℃时:
5.08×10-3Ω
100℃时:
7.60×10-3Ω
B级铂热电阻
0℃时:
5.08×10-3Ω
100℃时:
7.60×10-3Ω
测量的重复性
0℃时:
9.92×10-4Ω
100℃时:
5.74×10-3Ω
恒温油槽插孔之间的温差引入
4.38×10-3Ω
电测设备引入
A级铂热电阻
0℃时:
0.0014Ω
100℃时:
0.0018Ω
B级铂热电阻
0℃时:
0.0014Ω
100℃时:
0.0018Ω
二等铂热电阻温度计传递误差
0℃时:
1.66×10-4Ω
100℃时:
3.87×10-4Ω
水三相点并复现0.01℃时引入
2.35×10-3Ω
九、检定或校准结果的测量不确定度评定
取值误差
A级铂热电阻
0℃时:
4.0×10-4Ω/℃
100℃时:
3.3×10-4Ω/℃
B级铂热电阻
0℃时:
0.66×10-3Ω/℃
100℃时:
0.67×10-3Ω/℃
0℃时:
0.02℃
100℃时:
2℃
A级铂热电阻
0℃时:
0.8×10-5Ω
100℃时:
6.6×10-4Ω
B级铂热电阻
0℃时:
1.3×10-5Ω
100℃时:
1.34×10-3Ω
A级铂热电阻
0℃时:
2.41×10-3Ω
100℃时:
3.43×10-3Ω
B级铂热电阻
0℃时:
2.41×10-3Ω
100℃时:
3.43×10-3Ω
0℃时:
3.91
100℃时:
3.91
A级铂热电阻
0℃时:
9.42×10-3Ω
100℃时:
1.34×10-2Ω
B级铂热电阻
0℃时:
9.42×10-3Ω
100℃时:
1.34×10-2Ω
二等标准铂电阻温度计传递误差
0℃时:
1.66×10-4Ω
100℃时:
3.87×10-4Ω
电测设备引入
A级铂热电阻
0℃时:
0.0005Ω
100℃时:
0.0005Ω
B级铂热电阻
0℃时:
0.0005Ω
100℃时:
0.0005Ω
水三相点并复现0.01℃时引入
2.35×10-3Ω
的取值误差
0℃时:
2.99×10-5Ω/℃
100℃时:
2.9×10-5Ω/℃
0℃时:
-0.08℃
100℃时:
-7.82℃
0℃时:
0.24×10-5Ω
100℃时:
2.2×10-4Ω
九、检定或校准结果的测量不确定度评定
4.3合成标准不确定度的计算
A级铂热电阻:
0℃时,
100℃时,
B级铂热电阻:
0℃时,
100℃时,
5扩展不确定度的评定
对A级铂热电阻:
0℃时,取
扩展不确定度:
换算成温度℃
同样地:
对A级铂热电阻:
100℃时,℃
对B级铂热电阻:
0℃时,℃
对B级铂热电阻:
100℃时,℃
6扩展不确定度的报告与表示
铂热电阻测量结果的扩展不确定度为:
对A级铂热电阻:
0℃时,0.056℃;k=2
100℃时,0.077℃;k=2
对B级铂热电阻:
0℃时,0.056℃;k=2
100℃时,0.079℃;k=2
九、检定或校准结果的测量不确定度评定
标准水银温度计/工作用玻璃液体温度计/温度巡检仪
测量结果的不确定度评定
1.概述
1.1测量方法:
依据国家检定规程JJG130-2011《工作用玻璃液体温度计检定规程》及JJG161-2010《标准水银温度计》。
1.2测量标准:
二等标准铂电阻温度计。
电测设备为2002型数字多用表(200Ω档精度为±17ppm·reading+4ppm·range)。
规程规定检定A级铂热电阻电测设备应引入修正值,但用2002型数字多用表电测设备精度度已足够高,无需引入修正值。
1.3环境要求:
室温(15~35)℃。
1.4被测对象:
工作用玻璃液体温度计与标准水银温度计/工作用玻璃液体温度计/温度巡检仪测量方法相似,误差来源相同。
以测量范围(50~100)℃,分度值0.1℃,浸没方式为全浸式,感温体为水银,最大允许误差(MPE)≥±0.2℃的工作用玻璃液体棒式温度计为代表分析对象。
1.5测量过程:
依据检定过程,将二等标准铂电阻温度计和被检工作用玻璃液体温度计同时以全浸方式置于恒定温度的恒温槽中,待示值稳定后,分别读取二等标准铂电阻温度计和被检温度计的示值,计算被检温度计的修正值。
2.检定工作用玻璃液体温度计修正值的数学模型
式中:
----工作用玻璃液体温度计的修正值;
----二等标准铂电阻温度计的示值;
----工作用玻璃液体温度计的示值;
分量的灵敏度系数为1;
分量的灵敏度系数为-1。
3.标准不确定度评定
3.1输入量的标准不确定度
输入量的标准不确定度的主要来源是二等标准铂电阻温度计和恒温槽温场不均匀、温度波动等方面,具体评定如下:
a)二等标准铂电阻温度计不确定度引入的标准不确定度分项
二等标准铂电阻温度计检定周期不稳定性为12mK,按反正态分布处理,则其标准不确定度为
=0.012/3℃=0.004℃
b)由恒温槽温场不均匀引入的标准不确定度,用B类标准不确定度评定
恒温槽温场最大温差为0.02℃,则不确定度区间半宽为0.01℃,按均匀分布处理,则其标准不确定度为
九、检定或校准结果的测量不确定度评定
℃
c)由恒温槽温度波动引入的标准不确定度,用B类标准不确定度评定
恒温槽温场稳定性为±0.02℃/10min,则不确定度区间半宽为0.02℃,按均匀分布处理,则其标准不确定度为
℃
由上可知,因为、、互不相关,所以输入量的标准不确定度
℃
3.3输入量的标准不确定度
输入量的标准不确定度的主要来源是被检温度计示值重复性、包含了读数分辨力、读数时视线不垂直以及仪器本身重复性等方面引入的标准不确定度,具体评定如下:
取一支被检温度计作为对象,以全浸方式与二等标准铂电阻温度计同时以放入恒定温度为90℃的恒温槽中,待示值稳定后,进行10次等精度测量,分别计算其修正值,所得结果如表1所示:
表1单位:
℃
-0.02
-0.02
-0.04
0.00
-0.02
-0.02
-0.02
-0.04
-0.02
0.00
平均值-0.020℃
℃
℃
4.2合成标准不确定度
以上各项标准不确定度分量互不相关,其合成标准不确定度为
℃
4.3扩展不确定度
取置信因子k=2时,则扩展不确定度为
℃=0.028℃
九、检定或校准结果的测量不确定度评定
双金属温度计/压力式温度计/测量结果的不确定度评定
1.概述
1.1测量方法:
依据国家检定规程JJG226-2001《双金属温度计》及JJG310-2002《压力式温度计》。
1.2测量标准:
二等标准铂电阻温度计。
电测设备为2002型数字多用表(200Ω档精度为±17ppm·reading+4ppm·range)。
规程规定检定
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