玻璃液体温度计测量不确定度报告

超长型玻璃液体温度计的计量方法及不确定度评定李强光　王晓丹　蒋静　田昀 / 天津市计量监督检测科学研究院摘　要　超长型玻璃液体温度计受测量条件限制导致测量结果误差较大，需要对露出液柱部分进行修正。

为保证量值传递的准确性，通过搭建包含标准铂电阻温度计、标准水银温度计和辅助温度计的测量系统，对长度为2 m、分度值为1.0、量程为0~150 ℃的超长型玻璃液体温度计进行测量，并对露出液柱所造成的温度误差进行了准确修正，并在此基础上，完成测量结果的不确定度分析。

最后测试结果显示，系统测量的合成标准不确定度达到U = 0.18 ℃，k = 2，测量系统对超长型玻璃液体温度计的计量结果最大相对误差为0.53%，满足计量检定规程JJG 130-2011所要求的最大允许误差1.5%。

关键词　超长型玻璃液体温度计；计量；不确定度；温度误差0　引言超长型玻璃液体温度计是玻璃液体温度计中的一种特殊形式，主要应用于化工、石油领域，测量较深容器内部温度，其长度是普通工作用玻璃液体温度计的4-5倍，能够达到2 m以上。

超长型玻璃液体温度计由于内部毛细管行径长，在进行计量检定时，受实验室标准恒温槽限制，温度计的感温泡和全部感温液柱不能完全浸没在介质中。

感温液温度与介质温度不同，受膨胀系数和环境等多种因素影响，造成温度计示值出现明显偏差[1]。

本文通过搭建测量系统，对超长型玻璃温度计进行多点测量，并对检定结果进行示值修正和不确定度评定。

1　示值修正原理及模型由于温度计的感温液膨胀系数已知，只要测量出露出液柱的平均温度和长度，即可对温度计露出液柱所造成的示值偏差进行修正。

依据JJG 130-2011《工作用玻璃液体温度计》计量检定规程中全浸式温度计局浸使用的相关方法。

将一支辅助温度计和超长型温度计捆绑在一起，辅助温度计感温泡底部置于超长型温度计露出液面下部的1/4处，使感温泡与超长型温度计充分接近[2]，用于测量露出液柱的平均温度。

玻璃体温计测量结果不确定度评定1数学模型X=t-(t s-s)式中：X—被校玻璃体温计的示值误差；t—被校玻璃体温计的示值；—标准温度计的修正值。

s2不确定度来源2.1标准温度计读数分辨力（估读）引入的标准不确定度u(s1)标准温度计读数分辨力为其分度值的1/10，最小刻度0.01℃，则不确定度区间度半宽为0.01℃，其误差服从矩形分布，所以k=。

u(s1)=0.01/=0.0058℃。

2.2标准温度计读数时视线不垂直引入的标准不确定度u(s2)标准温度计读数误差范围为±0.005℃，则不确定度区间的半宽为0.005℃，其误差服从反正弦分布，所以k=。

u(s2)=0.005/=0.0035℃。

2.3恒温槽温场不均匀引入的标准不确定度u(s3)恒温槽温场最大温差为0.01℃，则不确定度区间的半宽为0.005℃，其误差服从矩形分布，所以k=。

u(s3)=0.005/=0.0029℃。

2.4恒温槽温度波动度引入的标准不确定度u(s4)恒温槽温场稳定性为±0.015℃/15min，则不确定度区间的半宽为0.015℃，其误差服从矩形分布，所以k=。

u(s4)=0.015/=0.0087℃。

2.5合成不确定度为u(s)==0.011℃3. B类标准不确定度评定3.1输入量s所引入的标准不确定度u(s)标准温度计修正值引入的不确定度u(s)，通过查阅标准温度计的检定报告，标准温度计检定结果的扩展不确定度U95%=0.0028℃，包含因子k=2。

所以输入量s所引入的标准不确定度u(s)=0.0028/2=0.0014℃。

4输入量t所引入的标准不确定度u()4.1 A类标准不确定度评定—被校玻璃体温计示值重复性引入的标准不确定度u()。

将标准温度计和被校玻璃体温计竖直插在工作状态良好的恒温槽中，浸没深度不少于60mm，恒温槽水温为37摄氏度，玻璃体温计在恒温槽中温度稳定3min后取出，平放1min，分别读取标准温度计和被校体温计的示值，进行10次等精度测量，计算被校准玻璃体温计的示值误差值，结果为：0.05℃、0.08℃、0.09℃、0.04℃、0.03℃、-0.10℃、0.06℃、-0.14℃、-0.09℃、0.03℃。

-----------------------------------Docin Choose -----------------------------------豆 丁 推 荐↓精 品 文 档The Best Literature----------------------------------The Best Literature2009年第3期2009年9月山东气象第29卷总第119期气象用玻璃液体温度表测量结果的不确定度评定方法王锡芳，杨茂水，刘彬，任燕，郭瑞宝（山东省气象局大气探测技术保障中心，济南 250031）摘要：气象用玻璃液体温度表检定结果的不确定度，直接影响温度量值传递的检定结果。

根据JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》规范的分析方法，以0.2分度温度表为例，利用检定实验数据，对现用玻璃液体温度表检定结果进行不确定度评定。

通过对检定结果的不确定度评定，梳理出一套清晰的分析步骤和科学方法，为省级气象计量部门提供误差分析范例。

关键词：玻璃液体温度表；测量；不确定度；评定方法中图分类号：P49 文献标识码：B 文章编号：1005–0582（2009）03–0048–04引言一切测量结果都存在不确定度。

为确保测量值的准确、可靠，正确的分析评估测量不确定度，得出的检定结果才更具有可信度。

气象用玻璃液体温度表（以下简称温度表）测量结果不确定度评定对计量标准比对、测量方法、检定规程、检定系统、计量认证及实验室认可起到至关重要的作用。

1 依据的技术标准、检定装置和检定方法依据JJG207-92《气象用玻璃液体温度表检定规程》[1]，以二等水银温度表作标准，用比较法将标准表与被检温度表同置于恒温槽（工作区水平温差≤0.02℃，温场稳定性≤0.02℃）中进行全浸检定，待示值稳定后，按标准、被检、被检、标准的次序依次往返读取温度表示值，每批温度表往返2次共读数4次，分别求得标准表和被检表的示值平均值，然后通过公式计算得出示值修正值。

工作用玻璃液体温度计测量结果的不确定度评定1、概述:1.1测量依据：JJG130-2011工作用玻璃液体温度计1.2被测对象：工作用玻璃液体温度计，测量范围（0～50）℃ 1.3计量标准的组成：计量标准主要由标准水银温度计和恒温水槽。

1.4测量方法：根据校准指导书选取校准温度点，将恒温槽控制在相应的温度。

标准水银温度计和被检温度计按规定浸没方式插入恒温槽中，达到稳定后开始读数。

分别计算标准水银温度计和被检温度计温度计示值偏差的算数平均值，按规程的数据处理方法计算出被检温度计的修正值。

2、建立测量模型：t t t X s -+=修式中: X ——被校准温度计的修正值，℃；s t ——标准水银温度计示值偏差平均值，℃； 修t ——标准水银温度计的示值修正值，℃。

t ——被校准温度计示值偏差平均值，℃。

3、合成方差及灵敏系数()()()t u c t u c t u c u s 2232222212++=修式中：1c 、2c 、3c ——灵敏系数，1c =1；2c =1；3c =-1；u ——被校准温度计的标准不确定度；()s t u ——标准水银温度计引入的标准不确定度分量； ()修t u ——标准水银温度计修正引入的标准不确定度分量；()t u ——被校准温度计引入的标准不确定度分量。

4、各输入量的标准不确定度分量来源被校准的温度计，测量范围为（0～50）℃。

分度值为0.5℃，在10℃、20℃、30℃、40℃、50℃温度点进行不确定度评定。

各标准不确定度分量来源：4.1 标准水银温度计读数分辨力引入的不确定度1u 4.2测量重复性引入的不确定度2u4.3被校准温度计读数分辨力引入的不确定度3u 4.4温度计刻线宽度引入的不确定度4u 4.5恒温槽温场均匀性引入的不确定度5u 4.6恒温槽温场波动性引入的不确定度6u 4.7数据修约引入的不确定度7u5、各输入量的标准不确定度分量的评定：5.1 标准水银温度计读数分辨力引入的标准不确定度分量1u标准水银温度计的分度值为0.1℃，读数时估读至分度值的1/10，则区间半宽为0.01℃，按均匀分布，则006.03/01.01≈=u ℃5.2测量重复性引入的标准不确定度分量2u在10℃上对被校准温度计进行10次重复测量，测量值（单位：℃）：实验标准偏差为s=0.070，则：200.02=u ℃在20℃上对被校准温度计进行10次重复测量，测量值（单位：℃）：实验标准偏差为s=0.070，则：200.02=u ℃在30℃上对被校准温度计进行10次重复测量，测量值（单位：℃）：实验标准偏差为s=0.070，则：210.02=u ℃在40℃上对被校准温度计进行10次重复测量，测量值（单位：℃）：实验标准偏差为s=0.070，则：220.02=u ℃在50℃上对被校准温度计进行10次重复测量，测量值（单位：℃）：实验标准偏差为s=0.070，则：220.02=u ℃5.3被校准温度计读数分辨力引入的标准不确定度分量3u被校准温度计的分辨力会对测量结果有影响。

- 58 -工 业 技 术１　分析方法１．１　测量依据JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》JJG 130—2011《工作用玻璃液体温度计检定规程》。

１．２　环境条件15℃~35℃。

１．３　测量标准测量标准表见表1。

表1 测量所使用的标准器及配套设备序号标准器型号测量范围不确定度／准确度等级／最大允许误差１标准铂电阻温度计ＷＺＰＢ－９（－１８９￣４１９）℃二等２精密测温仪（标准铂电阻温度计读数设备）ＣＦ５８００（－１８９￣４１９）℃Ｕ＝０．０１６℃，ｋ＝２３恒温油槽ＣＪＴＬ－３５Ａ（８０￣３００）℃温度波动性：Ｕ＝０．００５℃，ｋ＝２温度均匀性：Ｕ＝０．００３℃，ｋ＝２１．４　被测对象玻璃液体温度计，温度范围100℃~150℃，分度值0.1℃，浸没方式为全浸，感温液体为水银。

１．５　测量方法采用比较法，将标准温度计和被测温度计按规程规定的浸没方式垂直插入恒温槽中，恒温槽实际温度（以标准铂电阻温度计为准）偏离校准点不超过0.2℃，当恒温槽温度到达校准温度点后，温度计在恒定的恒温槽中要稳定10 min 后方可读数。

读数顺序为：标准→被测→被测→标准。

按以上顺序读数4次，分别计算标准温度计和被测温度计读数的算术平均值，得到标准温度计和被测温度计的示值。

２　数学模型Δt =t s +x -t式中：Δt —被测温度计的示值修正值（℃）；t s —标准温度计读数的平均值（℃）；x —标准温度计修正值（℃）；t —被测温度计读数的平均值（℃）。

３　标准不确定度评定３．１　输入量t ｓ的标准不确定度u （t s ）３．１．１　输入量t ｓ的标准不确定度分量精密测温仪读数分辨力引入的标准不确定度为u （t s1）精密测温仪分辨力为0.001℃，按均匀分布精密测温仪测量重复性引入的标准不确定度u （t s2）以110℃校准点为例，10次重复性测量数据为:109.873、109.872、109.871、109.872、109.874、109.871、109.866、109.868、109.870、109.869，单位：℃。

工作用玻璃液体温度计的示值修正值的测量不确定度的评定1、概述（1）测量依据：JJG 130-2004《工作用玻璃液体温度计检定规程》（2）测量方法：用比较法将二等标准水银温度计与被检的工作用玻璃液体温度计同置于标准油槽中，待示值稳定后，按标准←→被检1←→被检 2 ←→被检3←→……被检n 顺序读取温度计示值（这样读数作为一个往返）。

检定普通温度计读一个往返，精密温度计读两个往返，分别求得标准温度计和被检温度计的示值平均值，然后通过公式计算得出被检温度计的示值修正值。

下面以一支测量范围为（250～300）℃、分度值为0.1℃的精密玻璃水银温度计在检定点300℃时为例进行分析评定，浸没方式为全浸式。

2、评定模型 （1）数学模型y ＝t 标 +d 标 +α-/α-t式中：y ——工作用玻璃液体温度计的示值修正值，（℃）；t 标 ——二等标准水银温度计的示值，（℃）；d 标 ——二等标准水银温度计检定证书上给出的示值修正值，（℃）； α——二等标准水银温度计检定证书上上限温度检定后的零位值，（℃）；/α——二等标准水银温度计使用完后新测得上限温度检定后的零位值，（℃）；t ——工作用玻璃液体温度计的示值，（℃）。

（2）灵敏系数t 标的灵敏系数：c 1＝ t /标∂∂y ＝1 d 标的灵敏系数：c 2＝标d y ∂∂/＝1 α的灵敏系数：c 3＝a y ∂∂/＝1/α的灵敏系数：c 4＝//a y ∂∂＝-1t 的灵敏系数：c 5＝t y ∂∂/＝-13、不确定度来源分析（1）输入量t 标标准不确定度u （t 标）引起的不确定度分量u 1（y ）。

标准不确定度u （t 标）的分项构成：a ）重复性引入的标准不确定度u （t 标1）； 该项不确定度的来源如下：恒温槽的温场波动，标准温度计的短期不稳定性等均会引起检定结果的不重复。

b)温场不均匀引入的标准不确定度u （t 标2）。

检定规程中对所使用恒温槽工作区域的温场均匀性有具体规定，但对分度值为0.1℃的精密玻璃温 度计的检定，一般都可使温度计的感温泡处于同一水平面，故只需考虑水平温场不均匀性（水平温差）产生的影响。

工作用玻璃液体温度计测量结果不确定度的评定一 概述1 测量依据：JJG130-2004《工作用玻璃液体温度计检定规程》2 测量标准：二等标准水银温度计，HTS-300X 恒温油槽。

3 被测对象：工作用玻璃液体温度计：量程（100~150）℃；分度值0.1℃。

4 测量方法将标准温度计与被检温度计同置于恒温油槽中，待温度稳定后读取标准温度计与被检温度计的示值，取4次读数的平均值为标准和被检的实测值，以标准与被检实测值之差为被检温度计的示值误差。

二 数学模型 Δt=td+d —ts 式中 ：Δt —示值误差；td —标准温度计示值；d —标准温度计修正值；ts —被检温度计示值三 灵敏系数1t t d 1=∂∆∂=c 12=∂∆∂=d t c 1t t s 3-=∂∆∂=c四 输入量的标准不确定度评定1 恒温槽引入的标准不确定度分量()d t u 1.1 恒温槽温场不均匀引入的标准不确定度1u标准温度计与被检温度的感温泡处在同一水平，故只需考虑恒温槽的水平温度均匀性。

HTS-300A 型恒温油槽的水平最大温差均为≤0.008℃，则不确定度区间半宽为0.004℃，按均匀分布处理。

故≈=3004.01u 0.0023℃1.2 恒温槽温度波动不均匀引入的标准不确定度2uHTS-300X 型恒温油槽的温度波动度≤±0.009℃/30min ，不确定度区间半宽为0.009℃，服从均匀分布，故≈=3009.02u 0.0052℃因为1u 、2u 、3u 、4u 互不相关，故()=+=+=2222210052.00023.0u u t u d 0.006℃2 标准温度计修正值引入的标准不确定度()d u根据JJG128-2003《二等标准水银温度计检定规程》附录A 可知，二等标准水银温度计修正值的扩展不确定度U 95=0.03～0.06℃，包含因子kp=2.01，故-30℃、0℃、50℃、100℃时，U 95=0.03℃，()≈=01.203.0d u 0.015℃ 200℃时，U 95=0.05℃，()≈=01.205.0d u 0.025℃ 300℃时，U 95=0.06℃，()≈=01.206.0d u 0.03℃3 被检温度计引入的标准不确定度()s t u 被检温度计示值重复性引入的标准不确定度3u由于标准水银温度计和被检温度计的示值稳定性、恒温油槽的稳定性、读数视差等随机因素导致多次测量的修正值不重复，采用A 类标准不确定度评定。

工作用玻璃液体温度计示值修正值测量结果的不确定度评定唐茂炎发表时间：2018-05-21T11:34:52.920Z 来源：《基层建设》2018年第5期作者：唐茂炎[导读] 摘要：本文二等标准水银温度计作为测量标准，依据JJG130-2011《工作用玻璃液体温度计检定规程》，介绍了工作用玻璃液体温度计示值修正值测量结果的不确定度评定的过程。

广西贵港市计量测试所广西贵港 537100 摘要：本文二等标准水银温度计作为测量标准，依据JJG130-2011《工作用玻璃液体温度计检定规程》，介绍了工作用玻璃液体温度计示值修正值测量结果的不确定度评定的过程。

关键词：工作用玻璃液体温度计；示值修正值；不确定度 1 概述1.1 测量依据：JJG130-2011《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）℃。

1.4 测量方法：依据JJG130-2011《工作用玻璃液体温度计检定规程》，将二等标准水银温度计与被检温度计同置于恒温槽中，待温度稳定后读取二等标准水银温度计与被检温度计的示值，取6次读数的平均值为标准和被检的实测值，以标准值与被检实测值之差为被检温度计的修正值。

2 建立测量模型 2.1 测量模型参考文献：[1] 陈红霞.玻璃液体温度计示值修正值测量结果不确定度的评定[J].中国计量，2005.[2] 赖云.工作用玻璃液体温度计示值修正值的不确定度评定[J].石化技术，2014.[3] 迪丽努尔.玻璃液体温度计正值测量结果不确定度评定[J].计量与测试技术，2009. 作者简介：唐茂炎，1981年12月，广西贵港市计量测试所，工程师，研究方向：力学，理化，温度，不确定度方面。