配熱電偶數顯儀表現場(chǎng)校準不確定度分析

摘要:針對配熱電偶現場(chǎng)校準存在的困難文章介紹了一種配熱電偶溫度數顯儀表現場(chǎng)校準原理及步驟并對現場(chǎng)校準結果進(jìn)行了不確定度分析。
　　隨著(zhù)自動(dòng)化水平不斷提高工業(yè)生產(chǎn)中大量采.用溫度數顯儀表以實(shí)現溫度參數直觀(guān)的監控提高了生產(chǎn)效率。但是大量溫度儀表具有固定安裝和連續運行的特性拆卸送檢費時(shí)費力影響生產(chǎn)進(jìn)度于是很多部門(mén)]采取現場(chǎng)校準。但是現場(chǎng)校準受到條件限制校準項目、校準環(huán)境條件及配套設施都達不到檢定規程的要求尤其對于具有熱電偶參考端自動(dòng)補償的儀表校準結果有一定差別。本文對現場(chǎng)校準熱電偶進(jìn)行了不確定度分析。
1現場(chǎng)校準方法
1.1校準原理
　　現場(chǎng)校準受條件限制,不便進(jìn)行冷端冰點(diǎn)補償這樣會(huì )造成測量結果偏高。因此必須測量出冷端環(huán)境溫度對測量結果進(jìn)行修正。本文采用FLUKE744過(guò)程校準儀作為標準器其精度滿(mǎn)足現行規程對標準器的要求,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量。所選被校儀表顯示分辨力為1℃允許誤差為±5℃?，F場(chǎng)校準接線(xiàn)如圖1所示。
 
1.2校準步驟
(1)將K型熱電偶插在FIUKE744過(guò)程校準儀的TC輸入端注意正負極不要接反將過(guò)程校準儀開(kāi)機先選擇“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(guò)程校準儀設為“soure"狀態(tài)選擇直流電壓擋的mV量程,即可用數字鍵輸入所需要的電壓值。
(3)在確認斷電的情況下將被校儀表原信號輸入線(xiàn)移走在信號輸入端子.上夾上過(guò)程校準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(guò)程校準儀給被校儀表輸入被校點(diǎn)溫度對應的電壓值讀取并記錄儀表的顯示溫度值和冷端溫度值。
按照規程要求對每塊儀表進(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測量結果不確定度的評定.
2.1數學(xué)模型.
2測量結果不確定度的評定
2.1數學(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為標準儀器輸入的電量值所對應的被檢溫度值,℃;tc為接線(xiàn)端子處環(huán)境溫度℃。
2.2標準不確定來(lái)源分析及評定
2.2.1輸入量td的標準不確定度u(td)來(lái)源及分析
(1)被校儀表的測量重復性引入的標準不確定度u(tdl),采用A類(lèi)方法評定。在200℃點(diǎn)上連續進(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準不確定度u(td2),采用B類(lèi)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分量獨立不相關(guān),故
2.2.2輸入量1。的標準不確定度u(1.)來(lái)源及分析
　　用FLUKE744過(guò)程校準儀作為標準,其標準.不確定度u(t,)采用B類(lèi)方法進(jìn)行評定:
u(ts)=a/k(3)
　　式中:校準儀的最大允許誤差△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。由于現場(chǎng)環(huán)境溫度沒(méi)有超過(guò)說(shuō)明書(shū)規定的范圍,所以不需要進(jìn)行修正。認為標準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。的標準不確定度u(1.)來(lái)源及分析
　　參考端溫度由FLUKE744過(guò)程校準儀K型熱電偶探頭測量,過(guò)程校準儀及探頭在20、30C的恒溫槽中經(jīng)校準得到修正值,利用線(xiàn)性?xún)炔宸ㄇ蟮?。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。其標準不確定度主要來(lái)源于744示值測量重復性、環(huán)境溫度波動(dòng)、744的測溫顯示分辨力及修正值。
其中測量重復性引入的標準不確定度用貝塞爾公式計算u(tel)=0.05℃;環(huán)境溫度波動(dòng)引入的標準不確定度u(te2)=a/k,半寬度a為環(huán)境溫度波動(dòng)幅度,估計為1℃,認為是均勻分布,k=√3,故u(te2)=a/k=0.58(℃);743B的測溫顯示分辨力為0.1℃，引入的標準不確定度為u(te3)=0.03℃;修正值引入的標準不確定u(te4)=0.02℃;由于以上分量獨立不相關(guān),合成后u(tc)=0.58℃。
2.2.4合成標準不確定度的計算
　　由于各輸入量彼此獨立不相關(guān),合成標準不確定度可按下式得到:
 
3結論
　　經(jīng)比較可以看出,現場(chǎng)校準結果的擴展不確.定度小于被校儀表最大允許誤差的1/3,滿(mǎn)足校準要求?，F場(chǎng)校準時(shí)要注意減少空氣流動(dòng),盡可能保持接線(xiàn)端子處環(huán)境溫度恒定,這樣才能保持現場(chǎng)校準結果的準確。