1、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報(bào)告計(jì)量標(biāo) 準(zhǔn)名稱二等鉑銠10-鉑熱電偶標(biāo)準(zhǔn)裝置建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)單位 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)人 籌建起止日期計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考要求字跡工整。1. 申請(qǐng)建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)填寫?計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報(bào)告 核合格后由申請(qǐng)單位存檔。2. ?計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報(bào)告?由計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)人填寫。3. ?計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報(bào)告?用電腦打印或墨水填寫，一、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的工作原理及其組成 1二、選用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器及主要配套設(shè)備 2三、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)指標(biāo) 3四、環(huán)境條件3五、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的量值溯源和傳遞框圖 4六、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量重復(fù)性考核5七、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核 6八、測(cè)量不確定度評(píng)定7九、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量不確定度驗(yàn)證 15 十、結(jié)論16 十一、附加說明16

2、 一、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的工作原理及其組成一、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的組成及其原理一、概述工業(yè)熱電偶、熱電阻自動(dòng)檢定系統(tǒng)以下簡稱 VST.R-992系統(tǒng)完全按照中華人民共和國 計(jì)量器具檢定規(guī)程 JJG160-92、JJG75-195、JJG141-83、JJG351-96、JJG229-98 的要求進(jìn)行自 動(dòng)檢定工作。二、系統(tǒng)組成及工作原理工業(yè)熱電偶熱電阻自動(dòng)檢定系統(tǒng)的組成如圖所示。1、檢定熱電偶如圖1。檢定控制原理：二等標(biāo)準(zhǔn)熱電偶既作為檢定爐的控溫?zé)犭娕迹肿鳛闄z定的標(biāo)準(zhǔn)：冷端 與銅導(dǎo)線相接放入裝有冰水混合物的冰瓶中；銅導(dǎo)線的另一端接測(cè)溫元件自動(dòng)檢定裝置測(cè)控儀以下簡稱的標(biāo)準(zhǔn)±E輸入端；測(cè)控儀通過檢測(cè)開關(guān)把

3、信號(hào)輸送到數(shù)字萬用表的測(cè)量輸入 端；數(shù)字萬用表通過RS-232與電腦通訊；而電腦通過內(nèi)置的 D/A卡經(jīng)過測(cè)控儀，觸發(fā)測(cè)溫元 件自動(dòng)檢定裝置伺服器以下簡稱伺服器的可控硅輸出以到達(dá)控制檢定爐的溫度。系統(tǒng)以電 腦為中心，在ITVS2000系統(tǒng)軟件的支持下，整個(gè)形成一個(gè)閉環(huán)控制回路。電腦通過內(nèi)置的D/D卡控制測(cè)控儀的檢測(cè)回路開關(guān)，并根據(jù)測(cè)得的二等標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的熱 電勢(shì)換算出檢定爐的當(dāng)前溫度，按照設(shè)定溫度點(diǎn)的要求控制伺服器，以改變檢定爐的加熱電流， 從而實(shí)現(xiàn)檢定爐爐溫的自動(dòng)控制。檢定測(cè)量原理：當(dāng)爐溫控制到達(dá)設(shè)定點(diǎn)要求時(shí)，電腦控制D/D卡循環(huán)切換測(cè)控儀的檢測(cè)開關(guān)；每切換一個(gè)檢測(cè)開關(guān)的同時(shí)，電腦控制數(shù)字萬用表

4、及時(shí)檢測(cè)一個(gè)熱電偶的信號(hào)，直到檢 測(cè)完所有熱電偶的電勢(shì)值。其循序?yàn)椋和ǖ?T檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)熱電偶一通道P檢測(cè)被檢偶一 一通道3T檢測(cè)被檢偶二-一通道XT檢測(cè)被檢偶X，通道1T檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)熱電偶通道2T檢測(cè)被檢偶一 通道3T檢測(cè)被檢偶二J通道XT檢測(cè)被檢偶X 一共往還三次；即每支熱電偶包括標(biāo)準(zhǔn)熱電偶、被檢熱電偶，在同一個(gè)溫度檢定點(diǎn)，至少 檢測(cè)六個(gè)數(shù)據(jù)；并把所有的檢測(cè)數(shù)據(jù)以文件的形式存于硬盤，并可打印輸出。二、組成、選用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器及主要配套設(shè)備計(jì)量標(biāo) 準(zhǔn) 器名稱型號(hào)測(cè)量范圍不確定度準(zhǔn)確 度等級(jí)或取大 允許誤差制造廠及 出廠編號(hào)檢定 證書號(hào)二等鉑銠10-鉑 熱電偶二等鉑銠10-鉑 熱電偶數(shù)子萬用表主 要 配

5、 套 設(shè) 備高溫爐檢定控溫伺服 器測(cè)溫元件檢定 測(cè)控儀主機(jī)冰點(diǎn)槽三、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)指標(biāo)1、測(cè)量范圍:3001200C2、擴(kuò)展不確定度： 1.22四、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件名稱要求實(shí)際情況結(jié)論溫度(20 ±) C21 2合格濕度(45 75)%63%合格防振無振動(dòng)不影響檢定合格防磁無強(qiáng)磁場(chǎng)不影響檢定合格防塵無灰塵干凈合格工作服、鞋配齊專用合格工作臺(tái)擺放整齊整齊合格五、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的量值溯源和傳遞框圖上級(jí)計(jì)量標(biāo)吃二等粕発10綏熱電儂養(yǎng)值溯源和傳喝他蜃f 環(huán)迫韜轉(zhuǎn)04aM.IK410.丸"七70關(guān)詔罰CIHJ,言接ft?交祛.+會(huì)司最廬計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)二等掙準(zhǔn)詔鷲O粕無電僅41MS2rC-DM e

6、ru-c.tfri.oii：本公司曹器具直按比擬法工業(yè)毎廉金厲熱電偶3OQf- 1300 匸【喙六、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量重復(fù)性考核用兩支編號(hào)為1和2有合格證書的二等標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，一支作標(biāo)準(zhǔn)M: 1一支作 被檢血:2,按檢定規(guī)程要求裝入檢定爐，在鋁點(diǎn)660.323C待爐溫到達(dá)完全穩(wěn)定 后測(cè)得被檢熱電偶熱電勢(shì)。測(cè)量完畢，破壞爐內(nèi)恒定溫度再重新到達(dá)鋁點(diǎn)序號(hào)X i123456平均X660.323C，穩(wěn)定后測(cè)量被檢熱電偶熱電勢(shì)，重復(fù)以上六次測(cè)得結(jié)果如下表:Xi- X(Xi- X )2136.8910-8 3.24氷0-810.89 10-8 17.64 10-830.25 10-828.09 10-82(Xi

7、X)136.893.24 10.89 17.64 30.25 28.0910 86.7379 10 4S=6.7379 10-4 4).0104 = 0.06489C重復(fù)性最大值為0.06489C小于02C符合要求。七、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核用一支編號(hào)為123合格證書的二等標(biāo)準(zhǔn)熱電偶，作標(biāo)準(zhǔn)按檢定規(guī)程要求裝入 檢定爐，在800 C待爐溫到達(dá)完全穩(wěn)定后測(cè)得被檢熱電偶數(shù)據(jù)米集如下表:時(shí)間/月檢定值m V123456最大溫度變化值穩(wěn)定性最大溫度變化 值為C小于1.2C符合要求。八、測(cè)量不確定度平定1、測(cè)量依據(jù)根據(jù)JJG351 1996?工作用廉金屬熱電偶檢定規(guī)程?2、測(cè)量方法：將標(biāo)準(zhǔn)熱電偶與被檢工作用

8、K型熱電偶置于檢定爐中，采用雙極比擬法，在檢定點(diǎn)為400C、600C、800C、1000C、1200C或根據(jù)使用需要增加的其它檢定點(diǎn)進(jìn)行 檢定。測(cè)量示意圖如下：1 被檢偶；2標(biāo)準(zhǔn)偶；3檢定爐；4冰點(diǎn)恒溫器；5多點(diǎn)轉(zhuǎn)換開關(guān)；6數(shù)字電壓表檢定過程要求：檢定爐實(shí)際溫度偏離檢定點(diǎn)溫度小于5C;檢定爐工作溫場(chǎng)內(nèi)任意兩點(diǎn)溫差不大于1C;每支熱電偶循環(huán)讀數(shù) 4次；測(cè)量時(shí)爐溫變化不大于 ±).25C; 冰點(diǎn)恒溫器內(nèi)溫度為0.0 ±.1C ;數(shù)字電壓表要求的環(huán)境溫度為23±jC。標(biāo)準(zhǔn)偶及主要配套設(shè)備均經(jīng)檢定合格，并處于有效期內(nèi)。3、數(shù)學(xué)模型及靈敏系數(shù)用雙極法檢定時(shí)，被檢熱電偶在各檢

9、定點(diǎn)上的熱電動(dòng)勢(shì)E被，可用下式計(jì)算：E 被(t)= E 被, + ( E 標(biāo)-E 標(biāo)'/S 標(biāo)* S 被(1)式中：E標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)熱電偶證書上所給出的熱電動(dòng)勢(shì)值；E被'E標(biāo)'分別為分度時(shí)，被檢熱電偶熱電勢(shì)的算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)熱電偶熱電 勢(shì)的算術(shù)平均值；S標(biāo)、S被：分別為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶、被檢熱電偶在檢定點(diǎn)溫度的微分熱電動(dòng)勢(shì)。由以上數(shù)學(xué)模型可知靈敏系數(shù)為：C1= E 被(t)/E 被'=1C2= E 被(t)/E標(biāo)=38.0383.22411.798C3= E 被(t)/E標(biāo)'38.0383.22411.7984 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定 標(biāo)準(zhǔn)偶傳遞引起的不確定度u(

10、E標(biāo))由二等標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶證書報(bào)告可知：二等標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為：U=0.7 C 置信水平k=2.68,正態(tài)分布u(E標(biāo)4.2 A類不確定度評(píng)定選用一支二等鉑銠10-鉑熱電偶，在標(biāo)準(zhǔn)裝置正常的工作條件下，對(duì)鎳鉻-鎳硅熱電偶在檢定點(diǎn)1000 C,重復(fù)進(jìn)行6次測(cè)量數(shù)據(jù)如下：次數(shù)123456平均值測(cè)量值mVUan(XiX)2i 1n(n 1)57.32 10 830那么由此引起的A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:=0.12卩 V輸入量E被'勺標(biāo)準(zhǔn)不確定度uE被'的評(píng)定a 電測(cè)設(shè)備引起的不確定度對(duì)于被檢鎳鉻-鎳硅熱電偶，使用測(cè)量設(shè)備數(shù)字多用表 KEITHLEY200

11、0 在 0 100mV 的準(zhǔn)確度為 ±0.005%rdg+0.003%F.S，在測(cè)量 1000C 時(shí)，數(shù)字多用表 KEITHLEY2000的允許根本誤差為：5.05卩V按均勻分布考慮，那么電 測(cè)設(shè)備引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：uE 被 1' 3 =2.9叮b轉(zhuǎn)換開關(guān)寄生熱電勢(shì)帶來的不確定度按規(guī)程要求，轉(zhuǎn)換開關(guān)最大寄生熱電勢(shì)應(yīng)小于1卩，按均勻分布得到此項(xiàng)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：uE 被2' =1/3=0.6叮c檢定點(diǎn)爐溫變化、波動(dòng)引起的不確定度爐溫變化的影響取 0.25C /2=0.12 C,按均勻分布得到此項(xiàng)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:uE被3' 3=0.07 C 相當(dāng)于2.9 叮

12、d爐溫度場(chǎng)均勻性帶來的不確定度±C，按均勻分布得到此項(xiàng)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為uE被4' =1/勺'3e被檢熱電偶參考端0 °C 不確定帶來的不確定度±0.1 C，按均勻分布得到此項(xiàng)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為uE被5'： 3那么輸入量E被啲標(biāo)準(zhǔn)不確定度 uE被'為：u2 E 被 3'U2 E被 4 U2| 2 2u(E 被')=.U2 E被 1'U2 E被2'輸入量E標(biāo)'勺標(biāo)準(zhǔn)不確定度uE標(biāo)'的評(píng)定a電測(cè)設(shè)備引起的不確定度對(duì)于二等標(biāo)準(zhǔn)熱電偶， 為：測(cè)量設(shè)備數(shù)字多用表 KEITHLEY2000 在0100

13、mV 的準(zhǔn)確度±0.005%rdg+0.003%F.S，在測(cè)量1000C時(shí),數(shù)字多用表的允許根本誤差為：3.5卩糠均勻分布考慮，那么電測(cè)設(shè)備引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：uE 標(biāo) 1' 3 =2.0叮b轉(zhuǎn)換開關(guān)寄生熱電勢(shì)帶來的不確定度按規(guī)程要求，轉(zhuǎn)換開關(guān)最大寄生熱電勢(shì)應(yīng)小于1卩，按均勻分布得到此項(xiàng)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：uE標(biāo)2' =1/、3c標(biāo)準(zhǔn)熱電偶參考端0 C 不確定帶來的不確定度±0.1 C，按均勻分布得到此項(xiàng)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為uE標(biāo)3'' 3d檢定爐工作溫場(chǎng)的不均勻性引入的B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u W-1 C 11.798 V / CuE 標(biāo)4'

14、;23.406 Vv3那么輸入量 E標(biāo) '的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 uE標(biāo)' 為：uE標(biāo)'=2 2 22U2 E 標(biāo)1U2 E標(biāo) 2 U2 E 標(biāo) 3，2E 標(biāo)4.°卩 V輸入量S標(biāo)、S被的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 uS標(biāo)卜uS被的評(píng)定輸入量S標(biāo)、S被是在ITS-90溫標(biāo)下用近似方法得到的，但其準(zhǔn)確度完全可滿足該類熱電偶使用準(zhǔn)確度要求，其由有效位數(shù)等原因引起的不確定度因微小而忽略。序號(hào)不確定度分量來源類別估計(jì)分布標(biāo)準(zhǔn)不確定度值自由度Vi符號(hào)量值叮1標(biāo)準(zhǔn)偶傳遞引起的 不確定度B正態(tài)ue 標(biāo)2電測(cè)設(shè)備引起的B均勻ue 被 13轉(zhuǎn)換開關(guān)寄生熱電勢(shì)帶來的B均勻ue 被 24檢定爐溫變化、波

15、 動(dòng)引起的B均勻ue 被'ue 被 35爐溫均勻性帶來的B均勻ue 被 46熱電偶參考端溫度 不均引起B(yǎng)均勻ue 被 57電測(cè)設(shè)備引起的B均勻ue 標(biāo) 1'8轉(zhuǎn)換開關(guān)寄生熱電 勢(shì)帶來的B均勻ue 標(biāo) 29熱電偶參考端溫度 不均引起B(yǎng)均勻ue 標(biāo)'ue 標(biāo) 310爐溫均勻性帶來的B均勻ue 標(biāo) 410被檢偶重復(fù)性Aua?5. K型熱電偶在1000 C的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 ?以上各不確定度分量互不相關(guān)，那么合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:UcI：C1u E 被C22 2 2=3.224 2.2 1 24.3 3.224 42 2 2 u E 標(biāo)C3 u E標(biāo)u a20.12=28.4 叮

16、=0.7 C取置信水準(zhǔn)P=0.95, k=26. K型熱電偶在1000C擴(kuò)展不確定度擴(kuò)展不確定度為 U=ku c =2 X 28.4=56.8 卩V換算成溫度為：U=1.4 C, k=2II級(jí)K型熱電偶在1000 C允許誤差為7.5C，擴(kuò)展不確定度為U=1.6 C,擴(kuò)展不確定度約為允許誤差的五分之一，完全可以開展II級(jí)K型熱電偶的檢定工作。7、二等鉑銠10-鉑熱電偶標(biāo)準(zhǔn)裝置的擴(kuò)展的不確定度在上述 中去掉ue被'項(xiàng)就可得到二等鉑銠10-鉑熱電偶標(biāo)準(zhǔn)裝置的擴(kuò)展的不確定c、 2 22度 UcC2 u E標(biāo) C3 u E標(biāo) Ua =4.5卩 V=0.6擴(kuò)展不確定度為 U=ku c =2 X 4.5=9.0卩V =d.0 k=2九、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量不確定度驗(yàn)證用兩支編號(hào)為2004-176和2004-177有合格證書的二等標(biāo)準(zhǔn)熱電偶進(jìn)行比對(duì) 試驗(yàn)。檢定時(shí)一支作標(biāo)準(zhǔn)(2004-176)一支作被檢2004-177，檢定鋅、鋁、銅三 個(gè)固定點(diǎn),檢定完后，將被檢的熱電偶的檢定結(jié)果和該熱電偶送上級(jí)計(jì)量部門檢定 的結(jié)果進(jìn)行比擬。在本裝置上檢定的結(jié)果為a,上級(jí)部門檢定的結(jié)果為b,按要求求 出被檢熱電偶兩組檢定結(jié)果的最大差值。I a- b | < A 修正后 A=U)檢定點(diǎn)鋅鋁銅上級(jí)檢定結(jié)果(