数字温度指示调节仪测量不确定度评定
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摘要： 本文介绍了数字温度指示调节仪测量不确定度评定的测量方法，数学模型，标准不确定度评定，合成标准不确定度评定以及扩展不确定度的评定。
Abstract： This paper introduces the measurement method and mathematical model of digital temperature indicating apparatus and the evaluation of standard uncertainty， synthesis standard uncertainty and expanded uncertainty.
关键词： 不确定度评定；测量方法；数学模型
Key words： uncertainty evaluation；measuring method；mathematical model
中图分类号：TH811 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）03-0084-02
1 测量方法
①测量依据：JJG617-96《数字温度指示调节仪》检定规程。
②环境条件：温度22.5℃；湿度42%RH。
③测量标准：数字多用表。
④被测对象：1.0级数字温度指示调节仪。
⑤测量过程：由直流信号源输出一稳定的直流电压E标，
使被检数字温度指示调节仪指示一确定温度，由数字多用表测量直流信号源所输出的电压。由于数字温度指示调节仪所指示的温度与电压有一确定的对应关系（热电偶的分度表），就可以得到温度指示调节仪在此温度下的相应电压E被，则温度指示调节仪在此温度下的误差
y=E标-E被
2 数学模型
y=E标-E被
式中：y——数字温度指示调节仪的误差；
E标——数字多用表所测出的电势值；
E被——数字温度指示调节仪指示温度所对应的电势值。
下面以一台测量范围为（0～1100）℃、分辨力为1℃、分度号为K的1.0级数字温度指示调节仪在检定点200℃时为例进行分析评定。
3 标准不确定度评定
输入量y的不确定度主要来源有两个方面。
①做为标准的数字多用表的不确定度。
KEITHLEY 2000数字多用表（6■），测量范围（0～100）mV、准确度（0～100）mV：±（读数×0.0050%+量程×0.0035%）；
该数字多用表的在此次测量中的允许误差为
±3.9μV，其最大允差的半宽度为a=3.9μV，在区间内可认为服从均匀分布，包含因子k=■，
则u（E标）=a/k=3.9/■=2.25（μV）；
估计u（E标）/u（E标）=0.1，其自由度ν1=50。
②数字温度指示调节仪读数的不确定度分量主要有的测量重复性、仪表读数的分辨率、补偿导线引入的不确定度和冰点器引入的不确定度四个部分。
1）数字温度指示调节仪读数的测量不重复性引入的
不确定度分量，用该装置检定一块0.1级数字温度指示调节仪，以200℃为例，数据如下（mV）：
8.126，8.132，8.136，8.128，8.125，8.140，8.137，8.129，
8.122，8.138
S=■=0.0059mV
重复性的标准差u（E被1）=5.9μV，其自由度νc=9。
2）仪表读数的分辨率引入的不确定度分量，可用B
类标准不确定度评定。由于被检仪表分辨力为1℃，半区间宽度为1/2=0.5℃，其分布服从均匀分布，故包含因子k=3，则其标准不确定度u（E被2）=0.5×39.965/■=11.55uV，估计u（E被2）的不可靠程度为10%，则v被2=1/[2×（10/
100）2]=50。
3）冰点器引入的不确定度分量：根据经验数据，冰水混合物的冰槽由于含有杂质等原因，偏离0℃偏差为
±0.01℃，服从均匀分布，k=3则其标准不确定度u（E被3）=0.01×39.965/■=0.24uV，估计u（E被3）的不可靠程度为10%，则v被3=1/[2×（10/100）2]=50。
4 合成标准不确定度评定
4.1 灵敏系数：由于E标与E被互不相关
c1=■=1 c2=■=1
4.2 合成标准不确定度u2（y）=c12u2（E标）+c22u2（E被）=14uV
由韦尔奇——萨特斯韦特公式计算
νeff=■=76
5 扩展不确定度的评定
取置信概率p=95%，按有效自由度νeff=76查t分度表得kp=t95（100）=1.984 kp=t95（50）=2.01
内插计算得kp=t95（76）=1.997
U95=kp·u（y）
U95=1.997×14=28μV
6 测量不确定度的报告与表示
1.0级数字温度指示调节仪测量结果的扩展不确定度为U95=28μV νeff=76
扩展不确定度U95小于1.0级数字温度指示调节仪最大允许误差451.19μV的1/10，测量不确定度的评定合理。
参考文献：
[1]JJF1059-1999，测量不确定度评定与表示[S].
[2]JJG617-96，数字温度指示调节仪[S].
[3]JJF1069-2007，法定计量检定机构考核规范文件汇编.