JJG 141-2013 工作用贵金属热电偶-(高清原版）.pdf

中华人民共和国国家计量检定规程J J G1 4 12 0 1 3工作用贵金属热电偶W o r k i n gN o b l eM e t a lT h e r m o c o u p l e s 2 0 1 3-0 7-0 4 发布2 0 1 4-0 1-0 4实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布市场监管总局市场监管总局工作用贵金属热电偶检定规程V e r i f i c a t i o nR e g u l a t i o no fW o r k i n gN o b l eM e t a lT h e r m o c o u pl e sJ J G1 4 12 0 1 3代替J J G1 4 12 0 0 0 归 口 单 位:全国温度计量技术委员会 主要起草单位:中国测试技术研究院中国人民解放军第五七一九工厂 参加起草单位:昆明大方自动控制科技有限公司浙江省计量科学研究院中石化西南油气分公司 本规程委托全国温度计量技术委员会负责解释J J G1 4 12 0 1 3市场监管总局市场监管总局本规程主要起草人:陈桂生(中国测试技术研究院)付志勇(中国测试技术研究院)刘旭栋(中国人民解放军第五七一九工厂)赵 晶(中国测试技术研究院)参加起草人:李洪福(昆明大方自动控制科技有限公司)方晓琴(浙江省计量科学研究院)王 东(中石化西南油气分公司)J J G1 4 12 0 1 3市场监管总局市场监管总局目 录引 言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 术语(1)4 概述(1)4.1 原理(1)4.2 分类及化学成分(1)4.3 等级(1)5 计量性能要求(2)5.1 最大允许误差(2)6 通用技术要求(3)6.1 外观(3)6.2 电极直径(3)6.3 标识(3)7 计量器具控制(3)7.1 检定条件(3)7.2 检定项目(4)7.3 检定方法(5)7.4 数据处理(7)7.5 检定结果的处理(8)7.6 检定周期(8)附录A 检定记录格式(9)附录B 检定证书/检定结果通知书内页格式(1 2)附录C 贵金属热电偶整百度和检定点的热电动势值及微分热电动势值(1 4)附录D 工作用铂铑1 0-铂热电偶检定结果的不确定度评定(1 7)J J G1 4 12 0 1 3市场监管总局市场监管总局引 言 本规程代替J J G1 4 12 0 0 0 工作用贵金属热电偶,用于规范工作用贵金属热电偶的检定工作。本次修订是以国家标准G B/T1 6 8 3 9.1 热电偶 第1部分:分度表、G B/T1 6 8 3 9.2 热电偶 第2部分:允差和G B/T1 5 9 82 0 1 0 铂铑1 0-铂热电偶丝、铂铑1 3-铂热电偶丝、铂铑3 0-铂铑6热电偶丝、G B/T1 6 7 0 12 0 1 0 贵金属、廉金属热电偶丝热电动势测量方法及J J F1 0 0 22 0 1 0 国家计量检定规程编写规则为基础。热电偶允差依据G B/T1 6 8 3 9.2的规定,热电偶电极直径及偏差依据G B/T1 5 9 82 0 1 0的规定,对J J G1 4 12 0 0 0版进行了修订。与J J G1 4 12 0 0 0相比,除编辑性修改外主要变化如下:增加了引言部分;增加了术语部分;对热电偶电极直径的允许偏差进行了调整;删除了R型标准热电偶,增加了标准热电偶的数量要求;对检定装置的配套设备如电测仪器、检定炉的技术指标要求进行了调整;删除了制作热电偶的操作处理部分;增加了新热电偶的检定操作部分;删除了R型热电偶银凝固点的检定;对检定读取数据的位数提出了新要求,两次分度值的差值进行了调整;对级S型、R型和级B型热电偶的检定周期进行了调整;删除了原规程中的计算实例;附录部分增加了检定结果的测量不确定度评定分析实例。J J G1 4 12 0 0 0的历次版本发布情况为:J J G1 4 11 9 8 8;J J G2 9 01 9 8 2。J J G1 4 12 0 1 3市场监管总局市场监管总局工作用贵金属热电偶检定规程1 范围本规程适用于长度不小于7 0 0mm可拆卸的工作用铂铑1 0-铂(以下简称S型)热电偶、工作用铂铑1 3-铂(以下简称R型)热电偶及工作用铂铑3 0-铂铑6(以下简称B型)热电偶的首次检定、后续检定和使用中检查。2 引用文件本规程引用下列文件:J J F1 0 0 72 0 0 7 温度计量名词术语及定义G B/T1 5 9 82 0 1 0 铂铑1 0-铂热电偶丝、铂铑1 3-铂热电偶丝、铂铑3 0-铂铑6热电偶丝G B/T1 6 7 0 12 0 1 0 贵金属、廉金属热电偶丝热电动势测量方法G B/T1 6 8 3 9.1 热电偶 第1部分:分度表G B/T1 6 8 3 9.2 热电偶 第2部分:允差凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规程;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规程。3 术语3.1 退火 a n n e a l i n g将材料加热至某特定温度、保温后缓慢冷却的过程,以消除因加工或操作引起的应力变化(J J F1 0 0 72 0 0 7 温度计量名词及术语3.4 2)。4 概述4.1 原理贵金属热电偶(以下简称热电偶)是由两种不同的贵金属导体基于塞贝克效应制成的热电温度计。两种不同的贵金属导体称为热电偶的两个电极,通常两个电极的一端焊接在一起形成一个接点,测温时放置于被测温场中,另一端测温时要求放于某一恒定温场中。故焊接端称为测量端,另一端称为参考端。4.2 分类及化学成分热电偶的分类及化学成分见表1。4.3 等级按使用要求和热电特性不同,S型和R型热电偶分为级、级,B型热电偶分为级、级。1J J G1 4 12 0 1 3市场监管总局市场监管总局5 计量性能要求5.1 最大允许误差在适用的温度范围内,热电偶参考端为0时的热电动势值对分度表的偏差值换算成温度时,不得超过表2规定的最大允许误差。热电偶检定温度点及对应热电动势示值最大允许误差见表3。表1 热电偶分类及化学成分名称分度号极性代号名义化学成分/%P tR h铂铑1 0-铂热电偶S正极S P9 01 0负极S N1 0 0铂铑1 3-铂热电偶R正极R P8 71 3负极R N1 0 0铂铑3 0-铂铑6热电偶B正极B P7 03 0负极B N9 46 注:按G B/T1 5 9 82 0 1 0 铂铑1 0-铂热电偶丝、铂铑1 3-铂热电偶丝、铂铑3 0-铂铑6热电偶丝中4.1的规定。表2 热电偶等级和最大允许误差单位为摄氏度分度号级别温度范围最大允许误差*S,R011 0 01.011 0 016 0 01+0.0 0 3(t-11 0 0)06 0 01.56 0 016 0 00.2 5%tB6 0 017 0 00.2 5%t8 0 017 0 00.5%t 注:t为测量端温度;*按G B/T1 6 8 3 9.1 热电偶 第1部分:分度表中4、5、6和G B/T1 6 8 3 9.2 热电偶 第2部分:允差中3的规定。表3 热电偶检定温度点及对应热电动势最大允许误差分度号检定温度点*级V级V级VS4 1 9.5 2 7(锌凝固点)1 01 46 6 0.3 2 3(铝凝固点)1 01 710 8 4.6 2(铜凝固点)1 23 22J J G1 4 12 0 1 3市场监管总局市场监管总局表3(续)分度号检定温度点*级V级V级VR4 1 9.5 2 7(锌凝固点)1 01 66 6 0.3 2 3(铝凝固点)1 21 910 8 4.6 2(铜凝固点)1 43 7B11 0 02 75 413 0 03 57 115 0 04 38 7 注:*按G B/T1 6 7 0 12 0 1 0 贵金属、廉金属热电偶丝热电动势测量方法中5.2的规定。6 通用技术要求6.1 外观6.1.1 热电偶电极表面应平滑、光洁、线径均匀。测量端焊接应牢固、圆滑、无气孔。6.1.2 使用中的热电偶电极允许稍有弯曲,表面允许稍有暗色斑点,经清洗后若仍有发黑、腐蚀斑点和明显的粗细不均匀等缺陷时,作不合格处理。6.2 电极直径电极直径及偏差应符合表4的规定。表4 电极直径及允许偏差单位为毫米电极直径允许偏差0.5-0.0 1 5 注:按G B/T1 5 9 82 0 1 0 铂铑1 0-铂热电偶丝、铂铑1 3-铂热电偶丝、铂铑3 0-铂铑6热电偶丝中5.2的规定。6.3 标识热电偶在其保护套管上或在其所附的标签上至少应有下列内容:分度号;器具编号;等级;制造厂商。7 计量器具控制7.1 检定条件7.1.1 检定设备检定所需的标准器及等级和配套设备按被检热电偶的类型可从表5和表6中选择。3J J G1 4 12 0 1 3市场监管总局市场监管总局表5 标准器被检热电偶标准器*分度号级别名称等级数量SR、标准铂铑1 0-铂热电偶一等2支B标准铂铑3 0-铂铑6热电偶一等2支标准铂铑3 0-铂铑6热电偶二等2支 注:*按G B/T1 6 7 0 12 0 1 0 贵金属、廉金属热电偶丝热电动势测量方法中5.4的规定。7.1.2 环境条件电测设备工作的环境温度和相对湿度应符合相应规定的要求。实验室除地磁场外,应无影响其正常工作的外电磁场干扰。7.2 检定项目热电偶首次检定、后续检定和使用中检查的检定项目见表7。表6 电测仪器及配套设备序号仪器设备名称技术要求用途备注1电测仪器准确度等级不低于0.0 1级,分辨力不低于0.1V测量热电偶热电动势可用不低于其准确度等级要求的其他电测仪器2多路转换开关各路寄生电势及各路寄生电势之差均应小于0.4V切 换 各 路 热 电动势3参考端恒温器恒温器深度应不小于2 0 0mm,工作 区 域 温 度 变 化 不 得 大于(0 0.0 5)热 电 偶 参 考 端(0)的 恒 温装置可用满足要求的恒温槽代替4管式检定炉炉 长 约6 0 0 mm,炉 管 内 径 约2 0mm,常用温度为11 0 0,炉内温度最高点偏离炉子几何中心不大于2 0mm,温度最高点2 0mm内有温度变化梯度0.4/1 0mm的均匀温场S型热电偶和R型热电偶的检定炉 管 内 径 大 于2 0mm的 检 定 炉,可在炉内加装一支同轴清洁瓷管5高温管式检定炉炉 长 约6 0 0 mm,炉 管 内 径 约2 0mm,常用温度为15 0 0,炉内温度最高点偏离炉子几何中心不大于2 0mm,温度最高点2 0mm内有温度变化梯度0.5/1 0mm的均匀温场B型 热 电 偶 的检定4J J G1 4 12 0 1 3市场监管总局市场监管总局表6(续)序号仪器设备名称技术要求用途备注6退火炉炉长 约10 0 0 mm,常 用 温 度 为11 0 0,应有2 0的均匀温场,均匀温场长度应大于4 0 0mm,均匀 温 场 的 一 端 距 炉 口 应 小 于1 0 0mmS型、R型、B型热电偶的退火7热电偶通电退火装置该装置在通电退火时应不受周围气流的影响,工作电流应连续可调,配备的交流电流表准确度不低于0.5级,量程为(02 0)A热 电 偶 的 通 电退火8千分尺分辨力不大于1m,最大允许误差:4m偶丝直径的测量9其它辅助设备如电炉、米尺等7.3 检定方法7.3.1 外观检查表7 检定项目检定项目首次检定后续检定使用中检查外观+电极直径+-示值误差+注:1.表中“+”表示应检定;2.表中“-”表示可不检定。7.3.1.1 按6.1、6.2、6.3对被检热电偶电极外观、电极直径与标识进行检查应符合要求。7.3.1.2 热电偶测量端需要重新焊接时,再焊接的热电偶测量端球形接点应符合6.1.1的要求。7.3.2 清洗和退火7.3.2.1 使用中的热电偶先将热电偶卷成直径不小于8 0mm的圆圈放入约3 0%(容积比)的盐酸或硝酸溶液中浸渍1h或煮沸1 5m i n,取出后用蒸馏水煮沸数次直至清除酸性。再将热电偶悬挂在带有铂钩的支架上,S型、R型热电偶通入1 0.5A电流,B型热电偶通入1 1A电流,用化学纯的硼砂接触电极上端,使硼砂溶化顺电极流下除去电极上的污垢,然后再用蒸馏水煮数次清除硼砂及污垢。将清洗后的热电偶悬挂在支架上,S型、R型热电偶通入1 0.5A电流,B型热电5J J G1 4 12 0 1 3市场监管总局市场监管总局偶通入1 1A电流,退火1h,退火时两电极夹角应尽量小。通电退火后用无水酒精浸过的脱脂棉将电极理直,将两电极穿入清洁的有极性标志的双孔绝缘瓷管中,在热电偶两电极套上有正负标识的绝缘套管。级S型、R型热电偶和级B型热电偶,装入退火炉中,使其在从测量端起不小于4 0 0mm的一段处在(11 0 02 0)的均匀温场中退火2h。7.3.2.2 新热电偶对于未使用过的新热电偶,可按7.3.2.1的方法酸洗水洗后通电退火0.5h,级S型、R型热电偶和级B型热电偶在退火炉中再退火2h。7.3.3 捆扎先用直径为(0.30.5)mm铂丝或铂铑丝将标准热电偶和被检热电偶捆扎成束,每束热电偶总数(包括标准热电偶)不应超过5支,再将各测量端用直径为(0.20.3)mm的清洁铂丝捆扎(23圈)在一起,捆扎时被检热电偶和标准热电偶的测量端应处于同一垂直平面且相互间接触良好,测量端之外的电极不应互相接触。7.3.4 装炉将捆扎好的热电偶束置于管式检定炉中,使测量端面处于检定炉均匀温场的中心。7.3.5 参考端的连接及连接导线7.3.5.1 检定时参考端不得使用补偿导线延长,测量连接导线应使用同一卷单芯铜导线,导线的线径可选取0.7mm左右为好。7.3.5.2 S型、R型热电偶的参考端与测量导线应连接可靠,插入同一参考端恒温器内,插入深度大于1 2 0mm,插入深度应相同,确保各参考端之间的温差不超过0.0 5;B型热电偶参考端与测量导线可置于(0 4 0)的同一恒温器内。7.3.6 示值误差的检定7.3.6.1 检定点的选择热电偶的检定温度点见表3规定。检定顺序由低温向高温逐点进行,检定炉炉温偏离检定点温度不得超过5。7.3.6.2 双极比较法双极比较法的检定原理图如图1所示。炉温升到设定的检定点后,当观测到炉温变化小于0.1/m i n(S型、R型热电偶)或0.2/m i n(B型热电偶)时,开始测量。测量顺序为:标准被检1被检2被检3被检4 标准被检1被检2被检3被检4测量时,每支热电偶的热电动势测量次数不少于4次;整个测量过程中炉温变化不得超过0.5。测量读数保留到小数点后4位(0.1V)。6J J G1 4 12 0 1 3市场监管总局市场监管总局图1 双极比较法检定原理示意图7.3.6.3 同名极比较法该方法适用于同分度号热电偶的检定,其检定原理图如图2所示。被检热电偶的电极与电测仪器的“+”端相接,标准热电偶的电极与电测仪器的“-”端相接。检定时,炉温升到设定的检定点,炉温稳定后,即可开始测量,整个测量过程中炉温变化不得超过5。每支热电偶的热电动势测量次数不少于4次,测量读数保留到小数点后4位(0.1V)。图2 同名极法检定原理示意图7.3.6.4 级S型、R型热电偶和级B型热电偶,完成各检定点的第一组数据测量后,将热电偶从炉内取出,再按7.3.3、7.3.4重新捆扎装炉,进行第二组数据测量。两组测量值在各点的差值应小于表8的规定,以两组测量值的算术平均值作为测量结果。若两组测量值的差值大于表8的规定,应重新捆扎装炉检定。表8 热电偶两组测量值的差值分度号检定温度点级V级VS,R4 1 9.5 2 7(锌凝固点)3.06 6 0.3 2 3(铝凝固点)3.010 8 4.6 2(铜凝固点)5.0B(11 0 015 0 0)8.07.4 数据处理7.4.1 双极比较法7.4.1.1 同分度号标准与被检热电偶同分度号时,被检热电偶在各检定点上的热电动势Et采用下式7J J G1 4 12 0 1 3市场监管总局市场监管总局进行计算:Et=E被+(E证-E标)(1)式中:E被 在检定点测得的被检热电偶的热电动势算术平均值,mV;E证 标准热电偶证书中固定点上的热电动势值,mV;E标 在检定点测得的标准热电偶的热电动势算术平均值,mV。7.4.1.2 不同分度号标准热电偶与被检热电偶不同分度号时,被检热电偶在各检定点上的热电动势Et采用下式进行计算:Et=E被+E证-E标S标S被(2)式中:S标 标准热电偶在检定点的微分热电动势,mV/;S被 被检热电偶在检定点的微分热电动势,mV/。7.4.2 同名极比较法用同名极法检定时,各检定点上的热电动势Et采用下式进行计算:Et=E证+(Ep-En)(3)式中:Ep 在检定点测得的被检和标准热电偶正极产生的热电动势算术平均值,mV;En 在检定点测得的被检和标准热电偶负极产生的热电动势算术平均值,mV。7.5 检定结果的处理热电偶热电动势的检定结果的有效位数应修约保留到小数点后3位,检定结果的示值误差不得超过表3(或表2)给定的最大允许误差。经检定符合本规程各项技术要求的热电偶发给检定证书,不符合本规程要求的发给检定结果通知书,并注明不合格项。7.6 检定周期热电偶的检定周期一般为6个月,特殊情况下可根据使用条件来确定。8J J G1 4 12 0 1 3市场监管总局市场监管总局附录A检定记录格式A.1 工作用贵金属热电偶(双极法)检定记录检定记录编号:依据文件:环境温度:相对湿度:%单位:mV标准器证书号:标准被检1被检2被检3被检4委托单位证书有效期:规格型号等 级电测设备编号:出厂编号生产厂商外 观偶丝直径/mm检定点 标准偶证书值:标准微分电势:被检分度表值:被检微分电势:1234平均E证-E标Ett/检定点 标准偶证书值:标准微分电势:被检分度表值:被检微分电势:1234平均E证-E标Ett/检定点 标准偶证书值:标准微分电势:被检分度表值:被检微分电势:1234平均E证-E标Ett/检 定 结 果证 书 号检定员:核验员:检定日期:年 月 日9J J G1 4 12 0 1 3市场监管总局市场监管总局A.2 工作用贵金属热电偶(同名极法)检定记录检定记录编号:依据文件:环境温度:相对湿度:%标准器证书号:标准被检1被检2被检3被检4委托单位证书有效期:规格型号等 级电测设备编号:出厂编号生产厂商外 观偶丝直径/mm检定点 标准热电偶mV被检读数VEpEnEpEnEpEnEpEn证书值:1分度表值:2微分电势:34测量始值:平均测量终值:Ep-EnEt/mV t/检定点 证书值:1分度表值:2微分电势:34测量始值:平均测量终值:Ep-EnEt/mV t/检定点 证书值:1分度表值:2微分电势:34测量始值:平均测量终值:Ep-EnEt/mV t/检 定 结 果证 书 号检定员:核验员:检定日期:年 月 日01J J G1 4 12 0 1 3市场监管总局市场监管总局A.3 工作用贵金属热电偶检定结果整理表分度号:级别:记录编号:热电偶编 号检定点测量值/mV第一组值第二组值一二组差值平均值检定结果证书号检定员:核验员:检定日期:年 月 日11J J G1 4 12 0 1 3市场监管总局市场监管总局附录B检定证书/检定结果通知书内页格式B.1 检定证书/检定结果通知书第2页参见J J F1 0 0 22 0 1 0 国家计量检定规程编写规则的附录G。B.2 检定证书检定结果页证书编号-检 定 结 果外观电极直径mm检定温度点热电动势mV示值误差最大允许误差参考端温度为0 以下空白第页 共页21J J G1 4 12 0 1 3市场监管总局市场监管总局B.3 检定结果通知书检定结果页证书编号-检 定 结 果外观电极直径mm检定温度点热电动势mV示值误差最大允许误差参考端温度为0。附加说明说明检定结果不合格项以下空白第页 共页31J J G1 4 12 0 1 3市场监管总局市场监管总局附录C贵金属热电偶整百度和检定点的热电动势值及微分热电动势值注:依据G B/T1 6 8 3 9.1 热电偶 第1部分:分度表中4、5、6中发布的数据。C.1 铂铑1 0-铂热电偶整百度及检定点的热电动势值及微分热电动势值t/E/mVS/(V/)00.0 0 05.4 03 0 02.3 2 39.1 34 0 03.2 5 99.5 74 1 9.5 2 73.4 4 79.6 45 0 04.2 3 39.9 06 0 05.2 3 91 0.2 16 6 0.3 2 35.8 6 01 0.4 07 0 06.2 7 51 0.5 38 0 07.3 4 51 0.8 79 0 08.4 4 91 1.2 110 0 09.5 8 71 1.5 410 8 4.6 21 0.5 7 51 1.8 011 0 01 0.7 5 71 1.8 412 0 01 1.9 5 11 2.0 313 0 01 3.1 5 91 2.1 314 0 01 4.3 7 31 2.1 315 0 01 5.5 8 21 2.0 416 0 01 6.7 7 71 1.8 541J J G1 4 12 0 1 3市场监管总局市场监管总局C.2 铂铑1 3-铂热电偶整百度及检定点的热电动势值及微分热电动势值t/E/mVS/(V/)00.0 0 05.2 93 0 02.4 0 19.7 44 0 03.4 0 81 0.3 74 1 9.5 2 73.6 1 11 0.4 85 0 04.4 7 11 0.8 96 0 05.5 8 31 1.3 66 6 0.3 2 36.2 2 71 1.6 47 0 06.7 4 31 1.8 38 0 07.9 5 01 2.3 19 0 09.2 0 51 2.7 910 0 01 0.5 0 61 3.2 310 8 4.6 21 1.6 4 01 3.5 811 0 01 1.8 5 01 3.6 312 0 01 3.2 2 81 3.9 213 0 01 4.6 2 91 4.0 814 0 01 6.0 4 01 4.1 315 0 01 7.4 5 11 4.0 616 0 01 8.8 4 91 3.8 851J J G1 4 12 0 1 3市场监管总局市场监管总局C.3 铂铑3 0-铂铑6热电偶整百度热电动势值及微分热电动势值t/E/mVS/(V/)6 0 01.7 9 25.9 67 0 02.4 3 16.8 18 0 03.1 5 47.6 49 0 03.9 5 78.4 110 0 04.8 3 49.1 211 0 05.7 8 09.7 712 0 06.7 8 61 0.3 613 0 07.8 4 81 0.8 714 0 08.9 5 61 1.2 815 0 01 0.0 9 91 1.5 616 0 01 1.2 6 31 1.6 917 0 01 2.4 3 31 1.6 718 0 01 3.5 9 11 1.4 861J J G1 4 12 0 1 3市场监管总局市场监管总局附录D工作用铂铑1 0-铂热电偶检定结果的不确定度评定D.1 概述热电偶检定结果的不确定度评估部分,主要是为确定标准器和电测设备选择的合理性。检定结果不确定度的评估方法和结果为日常检定工作提供参考。D.2 检定对象工作用铂铑1 0-铂热电偶,检定点及最大允许误差见表D.1。表D.1 检定点及最大允许误差单位为摄氏度检定点级级4 1 9.5 2 7(锌点)1.01.56 6 0.3 2 3(铝点)1.01.610 8 4.6 2(铜点)1.02.7 铂铑1 0-铂热电偶各检定点的微分热电势为:S锌=9.6 4V/,S铝=1 0.4 0V/,S铜=1 1.8 0V/。D.3 测量标准及设备D.3.1 标准器标准器为一等标准铂铑1 0-铂热电偶,主要技术指标如表D.2。表D.2 计量标准器技术指标标准名称测量范围技术指标一等标准铂铑1 0-铂热电偶(4 1 9.5 2 710 8 4.6 2)U=(0.40.6),k=2.8 5D.3.2 电测设备数字多用表,测量范围(01 0 0)mV,分辨力0.1V,M P E:(0.0 0 5%读数+0.0 0 2%量程)。D.4 测量方法将一等标准铂铑1 0-铂热电偶(以下简称标准热电偶)和工作用铂铑1 0-铂热电偶(以下简称被检热电偶)捆扎后放入管式检定炉,用双极比较法在锌、铝、铜三个温度点进行检定。分别计算算术平均值,最后得到被检热电偶在各温度点的热电势值。D.5 测量模型检定点测量结果的测量模型:Et=E证+(E被-E标)(D.1)式中:Et 被检热电偶在检定点上的热电动势值,mV;E证 标准热电偶证书上给出的热电动势值,mV;71J J G1 4 12 0 1 3市场监管总局市场监管总局E被 被检热电偶测得的热电动势算术平均值,mV;E标 检定时标准热电偶测得的热电动势算术平均值,mV。E被和E标是用一台数字多用表同一时间同一条件下测得,故两组测量数据具有相关性,根据不确定度传播率得到:u2c(y)=c21u2(E证)+c22u2(E被)+c23u2(E标)+2r(E被,E标)c2u(E被)c3u(E标)(D.2)式中,灵敏系数:c1=Et E证=1 c2=Et E被=1 c3=Et E标=-1 相关系数:r(E被,E标)=(-11)D.6 标准不确定度评定主要不确定度来源:测量重复性、标准器、电测设备、分度复现性、多路开关、参考端、炉温变化等影响量。D.6.1 测量重复性引入的不确定度分量ua,用A类方法进行评定。因在三个温度点检定时,测量重复性情况大致相同,故对其在任一检定点进行重复性分析,可代表其在其他温度点重复性情况,现以10 8 4.6 2点测量为例分析。用一等标准热电偶作为标准检定级热电偶。测得工作偶的五组每组1 0个重复性试验数据,合并样本标准偏差sp 1为:sp 1=5j=1s2j5=0.4 6V 实际测量以4次测量值的平均值作为测量结果,所以ua 1=sp 14=0.2 3V。测得标准偶的五组每组1 0个重复性试验数据,合并样本标准偏差sp 2为:sp 2=5j=1s2j5=0.4 5V 实际测量以4次测量值的平均值作为测量结果,所以ua 2=sp 24=0.2 2V。电测设备的测量分辨力为0.1V,由其引入的不确定度分量ub=0.1V/2 3=0.0 2 9V,ub与ua 1、ua 2相比很小,只考虑重复性引入的不确定度分量,ua为:ua=u2a 1+u2a 2=0.3 2VD.6.2 标准热电偶引入的不确定度u1,用B类方法进行评定。一等标准铂铑1 0-铂热电偶在(4 1 9.5 2 710 8 4.6 2)范围的扩展不确定度为:U=(0.40.6),k=2.8 5,因此其对应的标准不确定度为u1=(0.1 40.2 1),经计算u1(锌)=0.1 4/S锌=1.3 5V、u1(铝)=0.1 6 6/S铝=1.7 3V、u1(铜)=0.2 1/S铜=2.4 8V。81J J G1 4 12 0 1 3市场监管总局市场监管总局D.6.3 电测设备对被检偶引入的标准不确定度u2,用B类方法进行评定。测量 仪 器 数 字 多 用 表,量 程 范 围(01 0 0)mV,其 年 允 许 基 本 误 差 为(0.0 0 5%读数+0.0 0 2%量程),区间半宽度a为(0.0 0 5%读数+0.0 0 2%量程),按均匀分布处理,k=3,u2(t)=a/3,测量值近似取检定温度点的分度值,铂铑1 0-铂热电偶在三个检定点分度表上的热电势分别为:3.4 4 7m V,5.8 6 0m V,1 0.5 7 5m V,经计算得:u2(锌)=1.2 6V、u2(铝)=1.3 3V、u2(铜)=1.4 6V。D.6.4 电测设备对标准偶引入的标准不确定度u3,用B类方法进行评定。标准热电偶与被检偶同分度号,用同一数字多用表测量,评估算法同D.6.3,经计算得:u3(锌)=1.2 6V、u3(铝)=1.3 3V、u3(铜)=1.4 6V。D.6.5 分度复现性引入的标准不确定度u4,用B类方法进行评定。检定时因两次捆扎装炉和炉子温场的变化给测量结果带来影响,这些影响主要表现在两次分度测量的差值上。由规程7.3.6.4可知,两次分度测得的数值允差分别为3V和5V,即测量值的变化区间为3V和5V,则区间半宽度a为1.5V和2.5V,按 均 匀 分 布 处 理,k=3,得:u4(锌)=1.5V/3=0.8 7V、u4(铝)=1.5V/3=0.8 7V、u4(铜)=2.5V/3=1.4 5V。D.6.6 测量回路寄生电势引入的标准不确定度u5,用B类方法进行评定。本规程第7.1.1条可知,转换开关各路之间最大寄生电动势之差小于0.4V,标准热电偶与被检热电偶测量回路因寄生电动势差变化带来的影响小于0.4V,取区间半宽度a为0.4V,按均匀分布处理,k=3,得:u5=a/3=0.2 3V。D.6.7 热电偶参考端温差引入的标准不确定度u6,用B类方法进行评定。由经验和试验可知:热电偶参考端在同一冰点恒温器内,各路之间的最大温差不大于0.0 5,取区间半宽度a为0.0 5,铂铑1 0-铂热电偶在冰点的微分热电势为:5.4 0V/,温 差 换 算 为 电 势 值 为0.2 7V,按 均 匀 分 布 处 理,k=3,得:u6=0.2 7V/30.1 6V。D.6.8 炉温变化引入的标准不确定度u7,用B类方法进行评定。本规程第7.3.6.2双极比较法规定,检定热电偶时炉温变化应小于0.1/m i n,设每次测量标准与被检偶时的炉温变化差不超过0.1,区间半宽度a为0.0 5,按均匀分布处理,k=3,u7=0.0 5/3=0.0 2 9,得:u7(锌)=0.0 2 9/S锌=0.2 8V、u7(铝)=0.0 2 9/S铝=0.3 0V、u7(铜)=0.0 2 9/S铜=0.3 4V。D.6.9 合成标准不确定度uc标准不确定度分量ua、u1、u4、u5、u6、u7彼此独立不相关,且灵敏系数为1。引入u2、u3两不确定度分量的两个输入量E被和E标强相关,E被变化E被会使E标等量变化E标,则两者的相关系数估计为:r(E被,E标)=u2E标u3E被1 影响各温度点检定结果的不确定度分量及评估值列于表D.3。91J J G1 4 12 0 1 3市场监管总局市场监管总局 合成标准不确定度为:uc=c2au2a+c21u21+c22u22+c23u23+2r c2c3u2u3+c24u24+c25u25+c26u26+c27u27 因为u2、u3两不确定度分量大小相等,且正强相关,相关系数为1,两个分量的灵敏系数都为1,但符号相反,因此由u2、u3及协方差引入的不确定度相互抵消。合成标准不确定度变为:uc=c2au2c+c21u21+c24u24+c25u25+c26u26+c27u27表D.3 标准不确定度汇总不确定度分量ui不确定度来源标准不确定度V相关系数灵敏系数ci标准不确定度ciui/Vua测量重复性0.3 2010.3 2u1标准热电偶1.3 51.7 32.4 8011.3 51.7 32.4 8u2u3电测仪器电测仪器1.2 61.3 31.4 61.2 61.3 31.4 61111-1-1-11.2 61.3 31.4 6-1.2 6-1.3 3-1.4 6u4分度复现性0.8 70.8 71.4 5010.8 70.8 71.4 5u5寄生电势0.2 3010.2 3u6参考端温差0.1 6010.1 6u7炉温变化0.2 80.3 00.3 4010.2 80.3 00.3 4 锌点的合成标准不确定度为:uc(锌)=0.3 22+1.3 52+0.8 72+0.2 32+0.1 62+0.2 82V=1.6 8V(0.1 7 4)铝点的合成标准不确定度为:uc(铝)=0.3 22+1.7 32+0.8 72+0.2 32+0.1 62+0.3 02V=2.0 1V(0.1 9 3)铜点的合成标准不确定度为:uc(铜)=0.3 22+2.4 82+1.4 52+0.2 32+0.1 62+0.3 42V=2.9 2V(0.2 4 7)D.7 扩展不确定度按包含概率p=0.9 5,取包含因子k=2,扩展不确定度U=k uc,得:锌点:U=20.1 7 40.3 5,k=2;02J J G1 4 12 0 1 3市场监管总局市场监管总局铝点:U=20.1 9 30.3 9,k=2;铜点:U=20.2 4 70.4 9,k=2。D.8 测量不确定度评定结果的说明从上述测量不确定度评定条件和结果可以看出,检定结果的扩展不确定度(k=2)在检定级铂铑1 0-铂热电偶时小于被检热电偶最大允许误差的1/4,这说明规程选用的设备指标和检定方法是合理的。在检定级铂铑1 0-铂热电偶时检定结果的扩展不确定度(k=2)在不同的点分别是被检热电偶最大允许误差的(1/31/2),这主要是由热电偶的基本特点和量值传递关系所决定的,因此这个比值范围对于级铂铑1 0-铂热电偶的检定也是合理的。J J G1 4 12 0 1 3市场监管总局市场监管总局