数字温度指示调节仪表示值误差校准不确定度的评定-徐勇
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关于温度二次仪表不确定度的评定方法解宏阳温度二次仪表被广泛应用于社会生产的名个领域,对准确反映温度、实现温度控制具有直接的作用。
做好对温度二次仪表的检定工作十分重要,不确度的评定是其中的一项重要工作,现根据几年来的工作经验,总结出二次仪表不确度的分析方法,与大家一起探讨。
1、检定方法根据JJG617-96数字温度指示调节仪计量检定规程的规定,采用转换点法或标称电量值法对配K型热电偶用数字温度指示调节仪进行检定。
现以输入基准法,在本所现有仪器设备的技术条件下,用CST3006热工仪表校验仪作为标准器,在环境温度为(20土5)℃的恒温室内进行检定时,对配K型热电偶、型号为XMZD-101、测量范围为0~1300℃、分辨力为1℃、准确度等级为0.5级的数字温度指示调节仪检定结果的不确定度进行评定。
2、测量过程1)、按JJG617-96中“输入基准法”进行检定。
在测量范围内选择5个测量点,包括上限值和下限值在内基本均等。
本仪表为0,300,700,1000,1300℃。
2)、从下限值进行两个循环的测量,以两个循环测量的平均值计算示值误差,作为测量结果。
3、数学模型根据JJG617-96数字温度指示调节仪计量检定规程的规定,仪表的指示基本误差为:△t=td-〔ts+e/(■)ti〕±b (1)式中:td——仪表显示的温度值,℃;ts——标准仪器输入的电量值所对应的被检温度值,℃;e——对具有参考端温度自动补偿的仪表,表示补偿导线在20℃时的修正值mV;不具有参考端温度自动补偿的仪表,e=0;(△A/△t)——被检点的电量值一温度变化率,mV/℃;±b——b为仪表显示的分辨力,℃;±符号应与前面两项的计算结果的符号相一致。
在检定点f 附近,式中补偿导线的修正值除被检点的电量值一温度变化率一项为补偿导线的修正值对应于该点的温度值,可用te表示,所以式中e项变为te。
则公式(1)变为:△t=td-[ts+te]±b (2)4、不确定度的来源1)、检定工作中,输入量td是多次重复测量获得的,被检仪表的重复性测量将引入不确定度分量。
数字温度仪表示值误差的不确定度评定作者:罗西来源:《中国科技纵横》2012年第21期摘要:本文完整地提供了实验室温度专业中的数字温度仪表示值误差的不确定度评定。
并对于数字温度仪表标准不确定度、合成标准不确定度、扩展不确定度的评定以及测量不确定度的报告与表示,给予了明确的论述。
关键词:数字温度仪表示值误差校准不确定度测量不确定度从词义上理解,意味着对测量结果可信性、有效性的怀疑程度或不肯定程度,是定量说明测量结果的质量的一个参数。
实际上由于测量不完善和人们的认识不足,所得的被测量值具有分散性,即每次测得的结果不是同一值,而是以一定的概率分散在某个区域内的许多个值。
虽然客观存在的系统误差是一个不变值,但由于我们不能完全认知或掌握,只能认为它是以某种概率分布存在于某个区域内,而这种概率分布本身也具有分散性。
测量不确定度就是说明被测量之值分散性的参数,它不说明测量结果是否接近真值。
为了表征这种分散性,测量不确定度用标准〔偏〕差表示。
在实际使用中,往往希望知道测量结果的置信区间,因此,在本定义注1中规定:测量不确定度也可用标准〔偏〕差的倍数或说明了置信水准的区间的半宽度表示。
为了区分这两种不同的表示方法,分别称它们为标准不确定度和扩展不确定度。
本文给出的数字温度指示调节仪表示值误差的不确定度评定规范从易于理解、便于操作、利于过渡出发,对校准实验室温度专业各种量程0.5级及以下仪表测量结果的不确定度评定均具有适用性。
1、概述(1)测量依据:JJG617-1996《数字温度指示调节仪》检定规程,按“输入基准法”进行测量。
(2)测量环境:温度(20±5)℃;相对湿度45%~75%。
(3)测量标准:直流电位差计,型号,准确度等级0.05级。
(4)被测对象:测量范围从-200℃-+1800℃,配以不同类型热电偶的数字温度指示调节仪表。
(5)测量过程:依据JJG617-1996中“输入基准法”进行测量,测量结果以多次正反循环的算术平均值计算示值误差。
数字温度指示调节仪校准结果的不确定度分析与评定摘要:数字温度指示调节仪是温度显示、调节常见的仪表之一,用输入被检点的标称温度值进行校准是最常用的方法,本文详细介绍了数字温度指示调节仪校准时不确定度评定的详细过程,对数字温度指示调节仪的校准工作具有一定的指导意义。
关键词:数字温度指示调节仪校准结果不确定度1概述1.1校准依据JJG 617-1996《数字温度指示调节仪》。
1.2校准环境条件温度(20±2)℃,相对湿度(45~75)%。
1.3校准标准及其主要技术参数本次校准采用的标准器是热工仪表校验仪,北京康斯特仪表科技股份有限公司制造,其主要技术参数如下:热电阻类型测量、输出范围(℃)给定准确度范围(℃)准确度(℃)测量输出2、3线制4线制Pt100-200-850-100-2000.140.090.09200-6000.250.150.15600-8500.340.210.211.4被校准对象及其技术参数被校数字温度指示调节仪量程为(0-600)℃,分辨力为0.001℃,准确度等级为0.5级。
1.5 校准方法采用输入被检点的标称温度值(0℃、100℃、200℃、300℃、400℃)进行校准的方法。
1.6 校准值不确定度评定的适用范围本次校准中不确定度的评定采用了合并样本偏差的方法,所以本次不确定度的评定结果适用于采用同一套计量标准在相同条件下进行校准示值基本相同的同类数字温度指示调节仪。
2数学模型根据JJG 617-1996《数字温度指示调节仪》计量检定规程的规定:△t=td -ts+tx式中:△t—仪表示值误差,℃;td—仪表显示的温度值,℃;ts—热工仪表校验仪输出的温度值,℃;tx—热工仪表校验仪的修正值,℃。
3灵敏系数=1=-1=-14各输入量的标准不确定度来源及评定方法被校准的数字温度指示调节仪校准值的标准不确定度u,其来源有:被校数字温度指示调节仪的测量重复性、数字温度指示调节仪的分辨力、校准用标准器溯源性、校准用标准器本身引入的标准确定度等。
数字温度指示调节仪测量不确定度的评定1 概述1.1 测量依据JJG617-1996《数字温度指示调节仪检定规程》。
1.2 测量环境:温度(20±5)℃,相对湿度(40~75)%。
1.3 计量标准及主要技术要求:CST3005D 型热工仪表校验仪 1.4 被测对象:配热电偶数字温度指示调节仪(以下简称仪表)。
测量范围为(0~400)℃,分辨力为0.1℃,分度号为K ,精度等级为1级。
1.5 测量过程:用输入被检点标称电量值法进行检定,本文以300℃为例进行分析计算。
2 数学模型d s ie t t t K ⎛⎫∆=-- ⎪⎝⎭式中:t ∆—仪表示值误差;d t —仪表显示值;s t —热工仪表校验仪给出的温度值;e —补偿导线修正值;i K —热电偶特性曲线各温度测量点的斜率,可视为常数。
3 输入量的标准不确定度的评定3.1 输入量d t 的标准不确定度u (d t )的评定输入量d t 的标准不确定度来源主要有两部分:测量重复性和仪表的分辨力。
3.1.1 测量重复性导致的标准不确定度u(1d t )的评定u(1d t )可以通过连续测量得到的测量列,采用A 类方法进行评定。
在被检仪表的300℃点上,用热工仪表校验仪进行连续重复测量l0次,测得数据如下:300.07,300.03,300.00,299.99,300.02,300.09,300.01,299.97,300.02,300.05 平均值为d t =300.03℃。
实验标准偏差:S =℃因此,u (1d t )=0.037℃3.1.2 仪表分辨力导致的标准不确定度u(2d t )的评定u(2d t )可以采用B 类方法进行评定。
仪表分辨力b=0.1℃,区间半宽2ba ==0.05℃,在区间内可视为均匀分布,包含因子u(2d t 0.05℃。
3.1.3 输入量d t 的标准不确定度u (d t )计算 由于1d t 与2d t 相互独立,因此u (d t )=0.047℃3.2 输入量s t 的标准不确定度u (s t )的评定输入量s t 的标准不确定度主要来源于标准器热工仪表校验仪准确度,可采用B 类方法进行评定。
模拟式温度指示调节仪(配热电偶)示值误差测量结果的不确定度评定2011-6-171 概述1.1 测量依据:JJG951-2000《模拟式温度指示调节仪检定规程》。
1.2 测量环境:温度(20±5)℃;相对湿度45%~75%RH。
1.3 测量标准:用DN081热工仪表校验仪作为测量标准。
它的主要技术指标如表1所示。
表1 DN081热工仪表校验仪主要技术指标1.4 被测对象模拟式温度指示调节仪(配热电偶)(以下简称仪表)。
总的测量范围从-200℃~1600℃,配以不同类型的热电偶,测量范围可以有多种;仪表的允许误差通常以±a%FS 表示,其中a 可以有0.5,1.0, 1.5三种,FS为仪表的全量程。
本次评定的对象为:模拟式温度指示调节仪(配热电偶):1.0级, S分度、(0~1600)℃,最大允许误差±16℃1.5 测量过程1)按JJG186-1997的检定方法, 在测量范围内选择5个测量点,包括上限值和下限值在内基本均等。
测量点为:0,400,800,1200,1600(℃)。
2)从下限值开始进行上、下行程3个循环的测量,以3个测量循环中同一行程的平均值计算示值误差,作为测量结果。
1.6 评定结果的使用在符合上述条件的情况下,可以根据仪表配用热电阻的类型和测量范围, 采用本不确定度的评定方法给出相应的评定结果。
2 数学模型1)模拟式温度指示调节仪 s d t t t -=∆式中:t ∆——仪表的示值误差;d t ——仪表的显示值;s t ——标准器mV 值对应的温度值;3 输入量的标准不确定度评定3.1 输入量d t 的标准不确定度)(d t u 的评定输入量d t 的不确定度来源主要为仪表读数机构对刻度的误差和测量重复性。
3.1.1 仪表读数机构对刻度导致的标准不确定度)(1d t u由仪表读数机构导致的标准不确定度)(1d t u 可以采用B 类方法进行评定。
数字温度指示调节仪测量结果的不确定度评定作者:孙蔷来源:《品牌与标准化》2016年第04期【摘要】数字温度指示调节仪采用大规模集成电路和先进的非线性校正技术应用于计量和制造等领域,因此,数字温度指示调节仪的准确性在测量过程中起着重要的作用。
本文就数字温度指示调节仪示值误差的不确定度进行分析和评定,从而更好地了解此计量器具的性能。
【关键词】数字温度指示调节仪示值误差不确定度【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2016.04.0141 概述(1)测量依据:JJG 617-1996《数字温度指示调节仪》。
(2)测量设备:型号为CST3005,准确度为0.02级热工仪表校验仪。
(3)环境条件:环境温度为(20±5)℃;相对湿度为45%~75%RH。
(4)被测对象:本次评定为的测量对象为测量范围(0~1200)℃、准确度等级为0.5级、分辨力为1℃,配用热电偶为K分度号的数字温度指示仪表。
(5)测量方法:本标准装置是依据检定规程JJG 617-1996《数字温度指示调节仪》中“输入基准法”进行测量,应在仪表测量范围内选择至少5个测量点,本次不确定度评定选择检定点分别为0℃、300℃、600℃、900℃、1200℃五个温度点,以上行程下行程为一次循环,做两次循环测量,以其平均值计算示值误差,作为被检仪器的示值误差。
2 数学模型[Δt=td-ts+e/(ΔAΔt)ti±b]式中[Δt]——被测仪表的示值误差,℃;[td]——被测仪表的显示的温度值,℃;[ts]——标准仪器输入的电量值所对应的被检温度值,℃;[±b]——被测仪表分辨力,+、-符号与前2项的计算结果符号相一致;[e]——补偿导线20时的修正值,mV;[(ΔAΔt)ti]——被检点的电量值-温度变化率,mV/℃,Ω/℃。
3 输入量的标准不确定度评定3.1 输入量标准不确定度[u(td)]的评定(1)测量重复性的标准不确定度[u(td1)]被测数字温度指示调节仪的分辨力为1℃、准确度等级为0.5级、测量范围(0~1200)℃、最大允许误差为:△d=±(0.5%FS+1),在600℃测量点连续进行10次重复性测量,数据如下:平均值:[t=604]℃单次实验标准差:[s=(ti-t)2n-1]=0℃可得:[u(td1)=s=]0℃(2)仪表分辨力导致的标准不确定度[u(td2)]仪表分辨力为±1℃,其误差区间半宽[a=]0.5℃,该量在此区间内服从均匀分布,包含因子[k=3],则:[u(td2)=0.5/3=0.29]℃(3)输入量标准不确定度[u(td)]的计算[u(td)=u2(td1)+u2(td2)=02+0.292]=0.29℃3.2 输入量[ts]标准不确定度[u(ts)]的评定输入量[ts]标准不确定度[u(ts)]主要来源是标准器的不确定度。
陕西XXXX技术有限公司数字温度指示调节仪检定/校准结果测量不确定度评定报告编制:审核:批准:2020年06月06日检定/校准结果测量不确定度评定报告一、概述1、预评估对象:数字温度指示调节仪,C4180334040(北京汇邦)2、检定方法:JJG 619-1996《数字温度指示调节仪》3、检定项目:示值误差4、检定环境:温度21℃;湿度52%RH5、检定用计量标准器:多功能校验仪 二、测量结果不确定度的评定(一)、配热电阻类数字温度指示调节仪 1、检定方法及原理按JJG617-1996《数字温度指示调节仪检定规程》要求,按“输入基准法”进行测量,所使用的标准器为PR231B-2型多功能校验仪。
被测对象为分辨力为1℃的仪表:规格为Pt100分度、测量范围为(-199~600)℃、最大允许误差△d =±0.2%FS=±1.6℃。
2、 数学模型s d t t t -=∆式中:△t ———仪表的示值误差; t d ———仪表的显示值;t s ———标准器电阻示值对应的温度值3、输入量的标准不确定度评定3.1 输入量t d 的标准不确定度)(d t u 的评定输入量t d 的 不确定度来源主要有两部分:测量重复性和仪表的分辨力。
3.1.1 测量重复性导致的标准不确定度)(1d t u)(1d t u 可以用“示值基准法”在同一温度点上通过连续多次测量得到测量列,采用A类方法进行评定。
不同分辨力的仪表具有不同的测量重复性。
按照上述方法我们对本次评定所使用的分辨力为1℃ 在200℃点进行连续10次测量得到如下结果:200℃、199℃、199℃、199℃、199℃、199℃、199℃、199℃、199℃、199℃。
其平均值;d t = 199.1℃单次实验标准偏差为: ℃32.01)(12=--=∑=n t ts ni d di任选3台同类型仪表分别在量程的10%、50%、90%附近进行重复条件下的连续10次测量,共得到9组测量列。
数字温度指示调节仪表示值误差
的校准不确定度评定
徐勇
绍兴市上虞区计量测试所
内容摘要:本文主要介绍了用热电阻型热工仪表校验仪标准,对一台数字温度指示调节仪(配
Pt100型热电偶)测量重复性和仪表的分辨力引入的标准不确定度、标准器自身的示值误差、环境温度不符合要求所导致等几个方面引入的不确定度来对示值误差测量结果的不确定度进行评定。
关键词:数字温度指示调节仪表、示值误差、校准、不确定度 前言
测量不确定度从词义上理解,意味着对测量结果可信性、有效性的怀疑程度或不肯定程度,是定量说明测量结果的质量的一个参数。
实际上由于测量不完善和人们的认识不足,所得的被测量值具有分散性,即每次测得的结果不是同一值,而是以一定的概率分散在某个区域内的许多个值。
虽然客观存在的系统误差是一个不变值,但由于我们不能完全认知或掌握,只能认为它是以某种概率分布存在于某个区域内,而这种概率分布本身也具有分散性。
测量不确定度就是说明被测量之值分散性的参数,可以标准〔偏〕差表示,也可用标准〔偏〕差的倍数或说明了置信水准的区间的半宽度表示。
它不说明测量结果是否接近真值。
测量不确定度可以包括许多分量,按其数值的评定方法可以归并成两类:A 类分量可根据测量列结果的统计分布进行估计,并可用实验标准差表征;B 类分量根据经验或其它信息进行估计,并可用假设存在的近似的“标准偏差”表征。
A 类分量与B 类分量可用通常合成方差的方法合成,所得的“标准偏差”称为合成标准不确定度。
合成标准不确定度按输出量Y 的估计值y 给出的符号为)(y u c ,y 通常采用量的符号。
合成标准不确定度确定后,将其乘以给定概率p 的包含因子p k ,从而得到扩展不确定度
)(y u k U c p p ∙=。
可以期望在p U y -至p U y +的区间内,以概率p 包含了测量结果的可能值。
p k 与y 的
分布有关,当可以按中心极限定理估计接近正态分布时,p k 采用t 分布临界值(或简称t 值)。
)(eff p p t k ν=,一般采用的p 值为99%和95%。
多数情况下,采用=p 95%。
由于不确定度使测量结果中
存在无法修正的部分,它反映了被测量值的真值不能肯定的误差范围的一种评定。
本文以一台测量范围为(-200~600)℃、准确度等级为0.2级、分辨力为0.1℃、分度号为Pt100的数字温度指示调节仪在检定点600℃时为例进行分析评定。
1 概述
1.1 测量依据:JJG617-1996《数字温度指示调节仪》检定规程,按“输入基准法”进行测量。
1.2 测量环境:温度(20±5)℃;相对湿度45%~75%。
1.3 测量标准:参考直流电阻计量器具检定系框图(JJG2051-1990)。
1.4 被测对象:测量范围为(-200~600)℃,配以Pt100热电阻的数字温度指示调节仪表。
1.5 测量过程:依据JJG617-1996中“输入基准法”进行测量,测量结果以多次正反循环的算术平均
值计算示值误差。
2 评定模型 2.1 数学模型
y =t d -t s
式中:y ——被检仪表换算成温度值的基本误差(℃)
t d ——被检仪表显示的温度值(℃)
t s ——标准器输入的电量值所对应的被检温度值(℃)
2.2 灵敏系数
t d 的灵敏系数:c 1=td y ∂∂/=1 t s 的灵敏系数:c 2=ts y ∂∂/=-1 3不确定度来源分析
3.1 输入量t d 标准不确定度u (t d )引起的不确定度分量u 1(y )。
标准不确定度u (t d )的主要来源:被检仪表的示值重复性引入的标准不确定度u (t d1)。
3.2 输入量t s 标准不确定度u (t s )引起的不确定度分量u 2(y )。
标准不确定度u (t s )的主要来源:
a)标准仪器示值引入的标准不确定度u (t s1)。
b)环境温度不符合要求引入的标准不确定度u (t s2)。
4标准不确定度分量的评定
4.1 u 1(y )的评定 4.1.1 u (t d )的评定
a )u (t d1)的评定
被检仪表的示值重复性引入的标准不确定度u (t d1),可用A 类标准不确定度评定。
以上述被检仪表在600℃检定点进行10次重复性测量(均在上行程上进行),得到数据如下:600.3℃、600.3℃、600.3℃、600.3℃、600.3℃、600.2℃、600.2℃、600.2℃、600.2℃、600.2℃,被检仪表单次测量的标准差s (t d1)按贝塞尔公式计算得到:
s (t d1)= u (t d1)=
1
10
1
2
-∑=n Vi
i =
9
025
.0=0.053℃,其自由度(t d1)=10-1=9 b )u (t d )的评定
u (t d )=u (t d1)=0.053℃,其自由度ν(t d )=ν(t d1)=9
4.1.2 u 1(y )的评定
u 1(y )=|c 1|×u (t d )=0.053℃,u 1(y )的自由度即u (t d )的自由度ν1=ν(t d )=9
4.2 u 2(y )的评定 4.2.1 u (t s )的评定
a )u (t s1)的评定
标准仪器示值引入的标准不确定度u (t s1),可用B 类标准不确定度评定。
查直流电阻计量器具检定系框图
(JJG2051-1990)获知在600℃检定点对应的标称电阻值的总不确度为80×10-6Ω,换算成温度为2.50×10-4
℃,
其分布为正态分布,包含因子k=2.576,则其标准不确定度u (t s1)=25×10-5/2.576 =9.70×10-5
℃,估计u (t s1)
不可靠程度为10%,则ν(t s1)=1/[2×(10/100)2
]=50 b )u (t s2)的评定
环境温度不符合要求引入的标准不确定度u (t s2),因为实验室的实际温度符合标准器使用的要求,故所引起的误差可忽略不计。
c )u (t s )的评定
u (t s )=u (t s1)=9.70×10-5
℃,其自由度ν(t s )=ν(t s1)=50
4.2.2 u 2(y )的评定
u 2(y )=|c 2|×u (t s )=9.70×10-5
℃,u 2(y )的自由度即u (t s )的自由度ν2=ν(t s )=50
5合成不确定度
5.2 合成标准不确定度c u (y )的计算
以上所分析的各分项标准不确定度分量是互不相关的,所以其合成标准不确定度为:
c u (y )=)()(y y u u 22
2
1+=0.053℃ 6扩展不确定度的评定
6.1 计算合成标准不确定度u c (y )的自由度
υeff=2
4
2
1414νν)()()
(y u y u y u c +=9 6.2 计算扩展不确定度Up
按置信水平0.95,有效自由度为9,查t 分布表可得kp=2.26
U 95=kp ×c u (y )=0.054×2.26=0.12℃
7测量不确定度报告
U 95=0.12℃,νeff=9。
参考文献
[1]JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》国家质量技术监督局发布
[2]JJG 2051-1990《直流电阻计量器具检定系统》中国计量科学研究院发布。