Ⅰ級用銅-銅鎳熱電偶示值誤差不確定度評定

　　工作用銅-銅鎳熱電偶的熱電動勢是由其測量端在所需測量溫度點(diǎn)、參考端為0℃時的熱電動勢(以下簡稱熱電偶在各測點(diǎn)的熱電動勢"),與二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)在相同溫度點(diǎn)的溫度以及被測熱電偶的微分熱電動勢得到的;用數(shù)字萬用表可測量被測偶在各測點(diǎn)附近溫度點(diǎn)(t')的熱電動勢ea(t'),由二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)讀數(shù)可計(jì)算出實(shí)際溫度與所需測量溫度點(diǎn)的差值△t(△t≤0.5℃);由△t.被測熱電偶微分熱電動勢S_被(t)以及e_被(t')進(jìn)--步計(jì)算出被測偶在所需測量溫度點(diǎn)的熱電動勢。本次測量結(jié)果不確定度評定被測對象為I級工作用銅-銅鎳熱電偶。
一、熱電偶熱電動勢測量結(jié)果不確定度評定的數(shù)學(xué)模型和靈敏系數(shù)
1.數(shù)學(xué)模型
e_被(t')=e_被(t')+S_被(t)x△t_檢
式中:e_被(t)一被測熱電偶在需測量溫度點(diǎn)t的熱.
電動勢;e_被(t')一被測熱電偶在檢定點(diǎn)附近溫度t'的.
熱電動勢;S_被(t)一被測熱電偶在某檢定點(diǎn)溫度t的微
分熱電動勢;△t_檢一檢定點(diǎn)溫度與實(shí)際溫度的差值。
△t檢=t-t'
　　式中:t一檢定點(diǎn)名義溫度;t'一由水銀溫度計(jì)實(shí)測溫度+水銀溫度計(jì)修正值。
2.靈敏系數(shù)
C1=?e_被(t)/?e_被(t')=1
c2=?e_被(t)/?△t檢=S_被(t)
二、輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定
1.輸入量e_被(t')的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(e_被)的評定
　　輸入量e_被(t')的標(biāo)準(zhǔn)不確定度來源于被測熱電偶測量不重復(fù)性、數(shù)字萬用表測量誤差、參考端溫度不均、油恒溫槽溫場不均，以及測量回路寄生電勢。
(1)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(e坡)的評定
　　輸入量e_被(t')的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(e_被1)源于被測熱電偶測量不重復(fù)性,采用A類方法進(jìn)行評定。以-支I級工作用銅_銅鎳熱電偶在300℃點(diǎn)為例，重復(fù)測量10次，測量數(shù)據(jù)分別為14.8544mV.14.8544mV.14.8544mV.14.8542mV.14.8542mV.14.8542mV.14.8544mV.14.8543mV.4.8543mV.14.8543mV,則`x≈14.8543mV
 
自由度為V_被1=9.
(2)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(e_被2)的評定
　　輸入量e_被(t')的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(e_被2)由數(shù)字萬用表測量誤差引起，采用B類方法進(jìn)行評定。根據(jù)數(shù)字萬用表檢定結(jié)果可得:其示值最大誤差為±(0.005%×示值+0.0035%×Um)mV。則在100℃、200℃、300℃三點(diǎn)最大誤差為±3.7μV.±4.0μV.4.2μV,在區(qū)間內(nèi)可以認(rèn)為服從均勻分布,k=√3，則u(e_被2)分別為2.1μV.2.3μV、2.4μV。估計(jì)不可靠程度為10%,則V_被2=50。
(3)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(e被3)的評定
　　輸入量e_被(t')的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(e_被3)由參考端溫度不均引起。采用B類方法進(jìn)行評定。熱電偶參考端溫度不均帶來的最大誤差為±0.1℃,在區(qū)間內(nèi)可以認(rèn)為服從均勻分布,k=√3，半寬a=5.8μV,則u(e_被3)≈3.35μV,估計(jì)不可靠程度為10%,則V_被3=50。
(4)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(e坡)的評定
　　輸入量e_被(t')的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(e_被4)由油恒溫槽溫場不均引起。采用B類方法進(jìn)行評定。油恒溫槽溫場在有效工作區(qū)域內(nèi)溫差小于0.2℃，在區(qū)間內(nèi)可以認(rèn)為服從均勻分布,k=√3,半寬度a=5.8μV,則u(e_被4)≈3.35μV,估計(jì)不可靠程度為20%,則V_被4=12。
(5)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(e被s)的評定.
　　輸入量e_被(t')l的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(e_被5)由測量回路寄生電勢引起。采用B類方法進(jìn)行評定。測量回路寄生電勢不超過±1μV,半寬度a=1μV,在區(qū)間內(nèi)可以認(rèn)為服從均勻分布,k=√3,則u(e_被5)=0.6μV,估計(jì)不可靠程度為20%,則V_被5=12。
(6)輸入量e_被(t')的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(e威)的合成
　　輸入量e_被(t')的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(e_被)由分項(xiàng)u(e被1)~u(e_被5)合成，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:
 
在此v_被分別為58、62.61。
2.輸入量S_被(t)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(S_被)的評定
　　由于S_被(t)是被檢熱電偶在各測點(diǎn)(t)的微分熱電動勢,因此引起的誤差忽略不計(jì)。
3.輸入量△t_檢的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(△t_檢)的評定
　　輸入量△t_檢檢的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(△t_檢)來源于二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)修正值擴(kuò)展不確定度.二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)估讀誤差,以及油恒溫槽溫場不均引起的誤差。
(1)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(Ote)的評定
　　輸入量△t_檢的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(△t_檢1)來源于二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)修正值擴(kuò)展不確定度(分別為0.03℃、0.05℃0.06℃，置信概率9%,則標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(△t_檢1)分別為0.01℃0.02℃0.02℃。自由度V_檢1=100
(2)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(Otez)的評定
　　輸入量△t_檢的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(△t_檢2)來源于二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)估讀誤差引起的，估讀誤差為分度值的1/10，半寬度a=0.01℃,在區(qū)間內(nèi)可以認(rèn)為服從均勻分布,k=√3，u(△t_檢2)≈0.01℃估計(jì)不可靠程度為20%,則V_檢2=12。
(3)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(△t_檢3)的評定
　　輸入量△t_檢的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(△t_檢3)由油恒溫槽溫場不均引起。采用B類方法進(jìn)行評定。油恒溫槽溫場在有效工作區(qū)域內(nèi)溫差小于0.2℃半寬度a=0.1℃在區(qū)間內(nèi)可以認(rèn)為服從均勻分布,k=√3，u(Ota3)≈0.06℃估計(jì)不可靠程度為20%,則V_檢3=12。
(4)輸入量Ots的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(△t_檢)的合成
　　輸入量△t_檢的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(△t_檢)由分項(xiàng)u(△t_檢1)u(△t_檢3)合成,則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:
 
4.標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表(如表1所示)
 
三、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定
1.合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算
　　各輸入量間獨(dú)立不相關(guān)，則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:
u_c²=[c1u(e_被)]²+C₂u(A△t_檢)]²
2.合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的有效自由度的計(jì)算有效自由度為:
有效自由度為：
 
四、擴(kuò)展不確定度
t分布為方便使用,Veff可近似為100,對最后結(jié)果不會有太大的影響,則
100℃U95=t95100)xuc=1984×7.1≈14.1μV(相當(dāng)于03℃
200℃U95=t95(100)xuc=1.984×7.6≈15.1μV(相當(dāng)于0.3℃
300℃U95=t95(100)xuc=1984×7.9≈15.7μV(相當(dāng)于0.3℃
五、測量不確定度的報(bào)告與表示
工作用銅-銅鎳熱電偶在三溫度點(diǎn)的擴(kuò)展不確定度為:
100℃U95=14.1μV(相當(dāng)于0.3℃，Veff=100
200℃U95=15.1μV(相當(dāng)于0.3℃，Veff=100
300℃U95=15.7μV(相當(dāng)于0.3℃，Veff=100