低温试验测量不确定度评定

带传感器温度变送器校准结果测量不确定度的评定1、 概述1.1、测量依据：JJF1183—2007《温度变送器校准规范》 1.2、计量标准：标准水银温度计，多功能校准仪FLUKE7251.3、采用直接比较法测量带传感器的温度变送器，将温度变送器的输出信号换算成温度值与标准温度计值进行比较1.4、被测对象：带传感器的温度变送器，测量范围（-50~350）℃，输出范围（4~20）mA 2、数学模型])([00I t t t I I I s mmd t +--=∆ （1） 式中：t I ∆—变送器在温度t 时的示值误差；d I —变送器的输出电流值；m I —变送器的输出电流量程； m t —变送器的温度输入量程；s t —变送器的输入温度值； 0t —变送器输入的下限温度；0I —变送器的输出电流的理论下限值；3、方差与灵敏度系数式（1）中d I ，s t 互为独立，因而得：灵敏系数：d t I I c ∂∆∂=1=1 mm s t t It I c -=∂∆∂=2 故)()(22222s mmd ct u t I I u u +=4 标准不确定度分量评定（100℃为例）4.1、标准水银温度计读数分辨力（估读）引入的标准不确定度)(1b t u ，用B 类标准不确定度评定。

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0.01℃，按均匀分布计算，)(1b t u =≈0.006℃4.2、由恒温槽温场不均匀引入的标准不确定度)(2b t u ，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。

)(2b t u ＝0.01/≈0.006℃4.3、恒温槽温度波动引入的标准不确定度)(3b t u ，用B 类标准不确定度表示。

恒温槽温场稳定性为0.04℃/10min,则不确定度区间半宽为0.02℃,按均匀分布计算，)(3b t u ＝0.02/≈0.012℃4.4、标准水银温度计读数时视线不垂直引入的不确定度)(4b t u ，用B 类不确定度评定。

低温测量不确定度评定报告报告编号：2014031. 测量方法1.1）按图1所示的线路连接样品；试验供电电源：220V ±5%～, 50Hz ±1%，电路导线横截面积：1.0mm2。

1.2) 样品放置在试验箱外，将样品感温探头放入试验箱中，进入试验箱的毛细管长度应大于150mm ； 1.3）接通电路，开启试验箱，从常温开始降温，观察指示灯状态，至指示灯熄灭，记录试验起始和结束时间、试验起始温度和指示灯熄灭瞬间样品的动作温度。

2. 数学模型n x t t =式中，x t 为样品在低温箱中的实际温度，n t 为低温箱温度显示仪表的相应读数。

3. 不确定度来源3.1 通过分析识别出影响结果的因素有测量重复性，人员的读数，温度试验箱的偏差，温度试验箱内的时间波动度与空间均匀性，降温速率，环境温度湿度的影响，电源电压的波动，读数的时延等等。

3.2 不确定度分量的分析评估温度试验箱的特性对本次测量结果有较大的影响，如箱体的精度，偏差，波动度，均匀性等。

温度箱内的温度在持续变化，可能造成温度箱内的温度与实际动作温度不完全一致，因此需考虑降温速率所引入的不确定度。

图1由于在温度箱内进行试验，因此，环境温湿度对结果的影响也较小，基本忽略。

电源电压的波动通过稳压源控制电压参数的可变性，从而使得影响程度最小化。

读数的时延，我们通过选择熟练的操作人员的操作而减小其影响。

人员的读数影响较小，可忽略。

综上所述，不确定度分量如下：A 类评定：1. 重复性条件下重复测量引入的标准不确定度分量1u .B 类评定：2. 低温箱的校准（温度偏差）引入的标准不确定度分量2u3. 低温箱的最大偏差引入的标准不确定度分量3u4. 温度变化速率（温度波动度）引入的标准不确定度分量4u5. 温度均匀度引入的标准不确定度分量5u4. 不确定度分量评定4.1 1u 的计算 （测量重复性）将样品在重复性条件下重复测量4次指示灯熄灭时的瞬间温度，测的数据列表如下：()()C 4349.01u 10121︒=--=∑=n t t i i4.2 2u 的计算 （温湿度箱的校准）由校准证书给出扩展不确定度为0.3 °C ，K=2，则标准不确定度为：15.023.02==u4.33u 的计算 (温湿度箱的最大偏差)校准证书显示温度箱在-30°C ～70°C 的最大偏差为0.45°C ，服从均匀分布，3=k ，则2598.0345.03==u4.4 4u 的计算 (温度变化速率，即温度波动度)温度箱的降温速率为1K/min ，在到达温控器响应的温度时，温度箱内的温度在持续变化，可能造成温度箱内的温度与实际动作温度不完全一致。

测量不确定度是与测量结果相关联的参数，用于表征合理地赋予被测量之值的分散性。

所有测量结果都不可避免地具有不确定度，在卫生检验中，它不仅反映了测量结果的质量，同时，还可以定量说明一个实验室的技术水平。

测量不确定度越小，测量结果越可靠，检测水平越高，因此实验室有必要对测量结果的不确定度进行评定。

1测量不确定度测量不确定度是评定测量水平的指标，是定量说明测量结果质量的一个参数，是判定测量结果可信度的依据。

它用于表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系。

“合理”是指在统计控制状态下对被测量物进行测量，这些测量所得出的结果表明产生的分散性。

“分散性”应理解为一个量值区间，即测量结果在这个区间出现，而不是一个定值。

“相联系”是指测量不确定度是和测量结果一起用来表明在给定条件下对被测量进行测量时，测量结果可能出现的区间。

过去的观点是通过误差分析，给出被测量值不能确定的范围即是误差。

现在认为：误差一词不宜用来定量表明测量结果的可信程度。

测量误差是表明测量结果偏离真值的差值，而真值客观存在但人们无法准确得到，因此严格意义的误差也无法得到。

例如：测量结果可能非常接近真值（误差很小），但由于认识不足，人们赋予的值却落在一个较大区间（误差）内，另一方面测量结果可能远远偏离真值（误差很大），而人们赋予的值却落在一个较小区间（误差）内。

如何较准确地确定一个这样的区间，即这个区间表征被测量之值与真值之间的分散性。

根据现代计量学观点，计量或测量结果可信的程度是需要通过分析和评定来确定的。

测量不确定度是用来表征被测量之值所处范围的一种评定。

2测量不确定度的评定目前国际上统一使用的对检测和校准实验室资格的通用要求ISO/IEC17025技术要求中涉及不确定条款明确指出：检测实验室适当时(某些情况下)，还应包括测量不确定度评定。

测量不确定度的评定的表示方法经过20多年争论、研究和发展，业已趋于成熟，被许多发达国家和发展中国家普遍采用。

2019年31期方法创新科技创新与应用Technology Innovation and Application论温度试验箱开展温度试验不确定度评定方法杨雨航（中国民用航空局第二研究所，四川成都610041）1概述温度试验箱是电子产品和部件做温度试验的关键设备，其试验箱温度的准确度直接关系到产品可靠性的检测及评定，为了确保能够满足与环境试验相关的国际标准、国家标准和行业标准中对温度范围的要求，以及准确判断环境测试条件是否满足规范中所要求的温度上下限，需要对环境试验中高低温试验箱的温度性能进行量化分析，对其温度性能的测量不确定度进行全面评定。

国家计量技术规范《环境试验设备温度、湿度校准规范》（JJF1101-2003）附录D 中“环境试验设备温度偏差校准结果不确定度的分析”局限于试验箱中心点温度偏差校准结果不确定度分析，当温度试验箱容积较大时，内部不同点温度存在明显差异，采用这种方法具有局限性，不能全面评定校准结果的不确定度[1]。

本文在此基础上，以本单位高低温试验箱为例，介绍温度试验箱不确定度评定方法及过程。

2温度试验箱不确定度的评定方法2.1不确定度的A 类评定A 类评定是对试验结果不确定值的一种评定，通常采用多次、重复的试验，并利用统计方法对试验结果进行分析，称为统计不确定度。

一般情况下，A 类评定在测量模型中不确定或者不完全掌握某个输入量的信息时才使用，因为A 类评定需要进行重复性试验，并且要花费大量的时间、精力和金钱。

假定温度条件为t 0，通过n 次独立重复测量，得到温度测量值分别为t 1，t 2...t n ，表示为t 1~n ，那么，此温度箱开展温度试验的A 类不确定度（μ）可表示为：（1）其中：n 为试验的次数；t 为开展n 次试验的温度平均值。

2.2不确定度的B 类评定如果能够掌握测量模型中的每一个输入量信息，只需要做不确定度的B 类评定，没有必要进行重复性试验的A 类评定，这样也得不偿失。