配熱電偶數(shù)顯儀表現(xiàn)場校準(zhǔn)不確定度分析

摘要:針對(duì)配熱電偶現(xiàn)場校準(zhǔn)存在的困難文章介紹了一種配熱電偶溫度數(shù)顯儀表現(xiàn)場校準(zhǔn)原理及步驟并對(duì)現(xiàn)場校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行了不確定度分析。
　　隨著自動(dòng)化水平不斷提高工業(yè)生產(chǎn)中大量采.用溫度數(shù)顯儀表以實(shí)現(xiàn)溫度參數(shù)直觀的監(jiān)控提高了生產(chǎn)效率。但是大量溫度儀表具有固定安裝和連續(xù)運(yùn)行的特性拆卸送檢費(fèi)時(shí)費(fèi)力影響生產(chǎn)進(jìn)度于是很多部門]采取現(xiàn)場校準(zhǔn)。但是現(xiàn)場校準(zhǔn)受到條件限制校準(zhǔn)項(xiàng)目、校準(zhǔn)環(huán)境條件及配套設(shè)施都達(dá)不到檢定規(guī)程的要求尤其對(duì)于具有熱電偶參考端自動(dòng)補(bǔ)償?shù)膬x表校準(zhǔn)結(jié)果有一定差別。本文對(duì)現(xiàn)場校準(zhǔn)熱電偶進(jìn)行了不確定度分析。
1現(xiàn)場校準(zhǔn)方法
1.1校準(zhǔn)原理
　　現(xiàn)場校準(zhǔn)受條件限制,不便進(jìn)行冷端冰點(diǎn)補(bǔ)償這樣會(huì)造成測量結(jié)果偏高。因此必須測量出冷端環(huán)境溫度對(duì)測量結(jié)果進(jìn)行修正。本文采用FLUKE744過程校準(zhǔn)儀作為標(biāo)準(zhǔn)器其精度滿足現(xiàn)行規(guī)程對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器的要求,它自帶的熱電偶探頭可以同步測量并顯示冷端環(huán)境溫度減少了所用儀表數(shù)量。所選被校儀表顯示分辨力為1℃允許誤差為±5℃。現(xiàn)場校準(zhǔn)接線如圖1所示。
 
1.2校準(zhǔn)步驟
(1)將K型熱電偶插在FIUKE744過程校準(zhǔn)儀的TC輸入端注意正負(fù)極不要接反將過程校準(zhǔn)儀開機(jī)先選擇“measurement”然后選擇“TC”選項(xiàng)，按下“Enter”進(jìn)入后選“K”型熱電偶選項(xiàng)。
(2)再將過程校準(zhǔn)儀設(shè)為“soure"狀態(tài)選擇直流電壓擋的mV量程,即可用數(shù)字鍵輸入所需要的電壓值。
(3)在確認(rèn)斷電的情況下將被校儀表原信號(hào)輸入線移走在信號(hào)輸入端子.上夾上過程校準(zhǔn)儀的表筆將熱電偶測量端用絕緣膠帶固定在被校儀表信號(hào)輸入端子處。
(4)通電由過程校準(zhǔn)儀給被校儀表輸入被校點(diǎn)溫度對(duì)應(yīng)的電壓值讀取并記錄儀表的顯示溫度值和冷端溫度值。
按照規(guī)程要求對(duì)每塊儀表進(jìn)行兩個(gè)循環(huán)的測量取兩次測量中誤差最大的作為該儀表的最大基本誤差。
2測量結(jié)果不確定度的評(píng)定.
2.1數(shù)學(xué)模型.
2測量結(jié)果不確定度的評(píng)定
2.1數(shù)學(xué)模型
△t=td-(ts+tc)(1)
　　式中:△t為用溫度表示的基本誤差,℃;td為被校儀表顯示的溫度值,℃;ts為標(biāo)準(zhǔn)儀器輸入的電量值所對(duì)應(yīng)的被檢溫度值,℃;tc為接線端子處環(huán)境溫度℃。
2.2標(biāo)準(zhǔn)不確定來源分析及評(píng)定
2.2.1輸入量td的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(td)來源及分析
(1)被校儀表的測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(tdl),采用A類方法評(píng)定。在200℃點(diǎn)上連續(xù)進(jìn)行10次測量,得到測量列(單位:℃):228、228、227、228、228、228、227、228、228、228。代入貝塞爾公式:
 
(2)被校儀表顯示分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(td2),采用B類方法評(píng)定。被校儀表顯示分辨力為1℃,由儀表分辨力b引入的示值誤差區(qū)間半寬為a=b/2,包含因子k=√3。因此:u(td2)=a/k≈0.29(℃),上述2分量獨(dú)立不相關(guān),故
2.2.2輸入量1。的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(1.)來源及分析
　　用FLUKE744過程校準(zhǔn)儀作為標(biāo)準(zhǔn),其標(biāo)準(zhǔn).不確定度u(t,)采用B類方法進(jìn)行評(píng)定:
u(ts)=a/k(3)
　　式中:校準(zhǔn)儀的最大允許誤差△為±(0.01%out-put+0.005%fullscale);半寬度a=|△|,本次所用為110mV量程，可得a=0.0063mV。由于現(xiàn)場環(huán)境溫度沒有超過說明書規(guī)定的范圍,所以不需要進(jìn)行修正。認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)器的測量誤差為均勻分布,k=√3。故u(ts)=(mV),換算成溫度為0.09℃。
2.2.3輸入量1。的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(1.)來源及分析
　　參考端溫度由FLUKE744過程校準(zhǔn)儀K型熱電偶探頭測量,過程校準(zhǔn)儀及探頭在20、30C的恒溫槽中經(jīng)校準(zhǔn)得到修正值,利用線性內(nèi)插法求得1。的修正值。讀取被校儀表示值后迅速記錄參考端溫度值并修正，得到測量列(單位:℃):27.3、27.3、27.3、27.2、27.3、27.3、27.2、27.3、27.3、27.2。其標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要來源于744示值測量重復(fù)性、環(huán)境溫度波動(dòng)、744的測溫顯示分辨力及修正值。
其中測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度用貝塞爾公式計(jì)算u(tel)=0.05℃;環(huán)境溫度波動(dòng)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(te2)=a/k,半寬度a為環(huán)境溫度波動(dòng)幅度,估計(jì)為1℃,認(rèn)為是均勻分布,k=√3,故u(te2)=a/k=0.58(℃);743B的測溫顯示分辨力為0.1℃，引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u(te3)=0.03℃;修正值引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定u(te4)=0.02℃;由于以上分量獨(dú)立不相關(guān),合成后u(tc)=0.58℃。
2.2.4合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算
　　由于各輸入量彼此獨(dú)立不相關(guān),合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可按下式得到:
 
3結(jié)論
　　經(jīng)比較可以看出,現(xiàn)場校準(zhǔn)結(jié)果的擴(kuò)展不確.定度小于被校儀表最大允許誤差的1/3,滿足校準(zhǔn)要求?，F(xiàn)場校準(zhǔn)時(shí)要注意減少空氣流動(dòng),盡可能保持接線端子處環(huán)境溫度恒定,這樣才能保持現(xiàn)場校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確。