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工作用玻璃液体温度计温度修正值测量结果的不确定度评定

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1、概述

1.1测量依据 JJG130-2004《工作用玻璃液体温度计检定规程》

1.2测量标准 二等标准水银温度计,测量范围(0~50)℃

1.3被测对象 工作用玻璃液体温度计,分度值0.1℃,温度范围(0~50)℃,浸没方式为全浸式,感温液体为水银。

1.4测量方式 将二等标准水银温度计和被检温度计同时以全浸方式插入温度为50℃的恒温水槽中,待示值稳定后,分别读取标准温度计和被检温度计示值,计算被检温度计的修正值。

2、数学模型x=(ts+Δts)-t

式中x— 工作用玻璃液体温度计的修正值;

ts— 二等标准水银温度计的示值 ;

Δts— 二等标准水银温度计的修正值;

t— 工作用玻璃液体温度计的示值;

3、灵敏系数 c1= ?x/?ts=1 c2= ?x/?Δts=1 c3= ?x/?t=-1

4、标准不确定度评定

4.1输入量ts的标准不确定度u(ts)

输入量ts的标准不确定度u(ts)的主要来源如下:

a)二等标准水银温度计读数分辨力引入的标准不确定度u(ts1),用B类标准不确定度评定。

二等标准水银温度计的读数分辨力为其分度值的1/10,即0.01℃,则不确定度区间半宽为0.005℃,按均匀分布处理。u(ts1)=0.005/ ≈0.003℃,估计其不可靠性为20%,自由度ν(ts1)=1/[2×(20%)2]=12。

b)二等标准水银温度计读数时视线不垂直引入的标准不确定度u(ts2),用B 类标准不确定度评定。

二等标准水银温度计读数误差范围为±0.005℃,则不确定度区间半宽为0.005℃,按反正弦分布处理。u(ts2)=0.005/ ≈0.004℃,估计其不可靠性为20%,自由度ν(ts2)=12。

c)由水槽温场不均匀引入的标准不确定度u(ts3),用B类标准不确定度评定。水槽温场水平方向最大温差为0.004℃,不确定度区间半宽为0.002℃,按均匀分布处理。u(ts3)=0.002 / ≈0.001℃,估 计 其 不 可 靠 性 为 10%,自由度ν(ts3)=50。

d)水槽温度波动引入的标准不确定度u(ts4),用B 类标准不确定度评定。水槽温场温度波动度为±0.005℃/15min,不确定度区间半宽为0.005℃,按均匀分布处理。u(ts4)=0.005/ ≈0.003℃,估计其不可靠性为10%,自由度ν(ts4)=50。

因为u(ts1)、u(ts2)、u(ts3)、u(ts4)互不相关,所以

4.2输入量ts的标准不确定度u(Δts)

由修正值引入的标准不确定度u(Δts),用B 类标准不确定度评定。由规程可知二等标准水银温度计检定结果的扩展不确定度U99 = 0.03℃,包含因子kp=2.58。所以u(Δts)= 0.03 / 2.58= 0.012℃,估计其不可靠性为10%,自由度 ν(Δts)=50。

4.3输入量t 的标准不确定度u(t)

输入量t 的标准不确定度的主要来源如下:

a)被检温度计示值重复性引入的标准不确定 度u(t 1 ),用A类标准不确定度评定。将二等标准水银温度计和被检温度计同时以全浸方式插入50℃的水槽中,待示值稳定后进行10次等精度测量,实验数据见表1。

故u(t 1)= S( ) =0.005℃,自由度ν(t 1)=9。

b)被检温度计读数分辨力引入的标准不确定 度u(t 2),用B类标准不确定度评定。该项不确定度评定同u(t s1),故 u(t 2)=0.005/ ≈0.003℃,自 由 度ν(t 2)=12。

c)被检温度计读数视线不垂直引入的标准不确定 度u(t 3),用B类标准不确定度评定。视线不垂直产生的读数误差范围为±0.01℃,则不确定度区间半宽为0.01℃,按反正弦分布处理。u(t 3)= 0.01/ ≈0.007℃,估计其不可靠性为20%,自由度ν(t 3)=12。

因为u(t 1)、u(t 2)、u(t 3)互不相关,所以

5、合成标准不确定度

标准温度计的读数分辨力ts1

标准温度计读数视线不垂直ts2

恒温槽温场均匀性ts3

恒温槽温度稳定性ts4

被检温度计的示值重复性t1

被检温度计的读数分辨力t2

被检温度计读数视线不垂直t3

以上各不确定度分量是互不相关的,所以其合成标准不确定度为

6.扩展不确定度

取p=95%,自由度近似取整为100,查t分布表,得包含因子k=t95(91)=1.984,则U=k uc(y)=1.984×0.016=0.03℃。