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)原理及步驟并對現(xiàn)場校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行了不確定度分析。
　　隨著自動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)程的要求尤其對于具有熱電偶參考端自動補(bǔ)償?shù)膬x表校準(zhǔn)結(jié)果有一定差別。本文對現(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)償這樣會造成測量結(jié)果偏高。因此必須測量出冷端環(huán)境溫度對測量結(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，按下“Enter”進(jìn)入后選“K”型熱電偶選項。
(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輸入線移走在信號輸入端子.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)程要求對每塊儀表進(jìn)行兩個循環(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)果不確定度的評定.
2.1數(shù)學(xué)模型.
2測量結(jié)果不確定度的評定
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、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算u(tel)=0.05℃;環(huán)境溫度波動引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(te2)=a/k,半寬度a為環(huán)境溫度波動幅度,估計為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。現(xiàn)場校準(zhǔn)時要注意減少空氣流動,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。