温度二次仪表计量标准技术.doc

计量标准技术报告
计 量 标 准 名 称 温度二次表检定装置
计 量 标 准 负责人
建 标 单 位 名 称
填 写 日 期
一、建立计量标准的目的
为适应社会与科技发展的需要，加强对温度二次仪表的检定，确保量值传递的准确一致，特建立温度二次仪表检定装置。
一、计量标准的工作原理及其组成
该标准装置是通过特携式效验仪模拟各温度对应的标准电阻值、标准电压值进行信号输出，由配电阻式或配热电偶式数字温度指示调节仪测量出输入的信号所对应的温度值来进行对比校准。
三、计量标准器及主要配套设备
计量标准器
名 称
型 号
测量范围
不确定度或准确度等级或最大允许误差
制造厂及出厂编号
检定或校准机构
检定周期或复效间隔
特稳携式检验仪
JY821
0-80.000mv
0—500.0Ω
±0.02%FS
余姚市劲仪仪表厂20696
宜昌市计量检定测试所
一年

主要配套设备
专用连接导线
/
/
阻值之差小于允差的0。1
/
/
/
绝缘电阻表
ZC11-3
0—250MΩ
10级
5—0155
/
/

四、计量标准器的主要技术指标
RTD类型
测量（输出）信号
范围t(℃）
最大允许示值
误差（℃)
Cu50
-50≤t＜0
±0。02
0≤t＜100
±0。02
100≤t＜150
±0。02
Pt100
—200≤t＜-50
±0。02
—50≤t＜0
±0。02
0≤t＜200
±0。02
200≤t＜400
±0.03
400≤t＜600
±0。03
600≤t＜800
±0。03
TWX-II特稳式检验仪主要技术指标
五、环境条件
序号
项目
要求
实际情况
结论
1
温 度
(20±5）℃
(20±5）℃
合格
2
湿 度
（45~75）%
（45～75）%
合格
3
电源电压
220（1±1％)V
220（1±1％)V
合格
4
电源频率
50(1±1％）Hz
50(1±1%）Hz
合格
六、计量标准的量值溯源和传递框图
上级社会公用计量标准

标准名称：数字多用表
多功能标准源
准确度等级：8位1/2
溯源单位：宜昌计量检测所

直接比较法
本级社会公用计量标准

计量标准名称:特稳携式检验仪
测量范围：0—80。000mv
0—500.0 Ω
准确度等级：±0。02％FS

直接比较法
下级计量器具

工作计量器具：温度二次仪表
测量范围:—50～1600℃
准确度等级:0.5级，1.0级

七、计量标准的重复性试验
a）对一块性能稳定的测量范围0—100℃,分辨力为0。1℃数字温度指示调节仪，在100℃测试点作10次等精度重复性测量
序号
实测结果（℃）xi
xi—x-
（xi—x—)2
1
100。02
-0.015
0.000225
2
100.03
-0.005
2.5E-5
3
100.04
0.005
2.5E—5
4
100.04
0.005
2。5E-5
5
100。05
0.015
0。000225
6
100.03
-0.005
2。5E—5
7
100.05
0。015
0.000225
8
100.03
—0.005
2.5E-5
9
100。04
0.005
2。5E-5
10
100。02
—0.015
0.000225
x-
100。035

实际标准差s（x）=0。011℃
即：s（x)﹤0。04
0。011℃﹤0。04℃
结论：s（x）小于测量结果的合成标准不确定度。
b）对一块性能稳定的测量范围0—100℃,分辨力为1℃数字温度指示调节仪，在100℃测试点作10次等精度重复性测量
序号
实测结果（℃）xi
xi—x—
（xi—x-）2
1
100。15
-0。002
4E—6
2
100。16
0。008
6.4E-5
3
100.16
0.008
6.4E—5
4
100.13
-0.022
0。000484
5
100.14
—0.012
0。000144
6
100。17
0.018
0.000324
7
100。14
—0.012
0。000144
8
100。18
0。028
0。000784
9
100.17
0.018
0.000324
10
100.12
-0.032
0.001024
x—
100。152

实际标准差s(x）=0。019℃
即:s(x）﹤0。3
0。019℃﹤0。3℃
结论：s(x)小于测量结果的合成标准不确定度。

八、计量标准的稳定性考核
a）对一块性能稳定的测量范围0-100℃，分辨力为0。1℃数字温度指示调节仪，在100℃测试点作10次等精度重复性测量,取其平均值，每两个月进行一次测量，共测6次。
结果如下：
序号
测量结果（℃）
测量日期
1
100.02
2011。02.14
2
100.03
2011.04.13
3
100.04
2011.06.15
4
100.05
2011。08。17
5
100。02
2011.10.16
6
100。03
2011.12.21
Pmax﹣Pmin﹤U
100。05﹣100.02=0。03℃﹤U
0。03℃﹤0.08℃
结论：计量标准的稳定性小于计量标准扩展不确定度。
b)对一块性能稳定的测量范围0—100℃，分辨力为1℃数字温度指示调节仪,在100℃测试点作10次等精度重复性测量，取其平均值，每两个月进行一次测量，共测6次.
结果如下：
序号
测量结果（℃)
测量日期
1
100.12
2011.02.14
2
100.13
2011。04。13
3
100.24
2011。06.15
4
100.15
2011。08.17
5
100。22
2011。10。16
6
100。33
2011.12.21
Pmax﹣Pmin﹤U
100.33﹣100.12=0.21℃﹤U
0.21℃﹤0。6℃
结论：计量标准的稳定性小于计量标准扩展不确定度。

九、检定或校准结果的测量不确定度评定
见附件 数字温度指示调节仪（配热电阻）示值误差测量结果的不确定度评定
测量依据：JJG617-1996《数字温度指示调节仪检定规程》,按其中“输入基准法”进行测量.测量环境：温度(20±5）℃:相对湿度45％—75%RH.
测量标准：用特稳携式校验仪作为测量标准，选用JY821特稳用特稳携式校验仪.它的主要技术指标如下表：
JY821特稳用特稳携式校验仪主要技术指标 表一
RTD类型
测量（输出）信号
范围t(℃）
最大允许示值
误差（℃）
Cu50
-50≤t＜0
±0。02
0≤t＜100
±0.02
100≤t＜150
±0.02
Pt100
—200≤t＜-50
±0.02
—50≤t＜0
±0。02
0≤t＜200
±0。02
200≤t＜400
±0.03
400≤t＜600
±0.03
600≤t＜800
±0.03
被测对象：配热电阻数字温度指示调节(以下简称仪表）.总的测量范围从-200℃-800℃，配以不同类型的热电阻，测量范围可以有多种；仪表的允许误差通常以±(a％FS+b）表示，其中a可以有0.1,0。2，0。3，0。5，1。0几种，FS为仪表的量程，b为仪表的分辨力，以b=0。1℃和1℃为常见。
本次评定对象为:
a. 分辨力为0。1℃的仪表：规格为pt100分度、测量范围为0-200℃,最大允许误差△d=±（0.3%FS+0。1）=±0.7℃
b. 分辨力为0.1℃的仪表：规格为pt100分度、测量范围为0—600℃，最大允许误差△d=±(0。5％FS+1)=±4℃
测量过程
a. 按JJG617-1996中“输入基准法”进行检定。在测量范围内选择五个测试点,包括上限 值和下限值在内基本均等。
1． 分辨力为0。1℃的仪表为0,50，100,150，200℃
2． 分辨力为1℃的仪表为0，100，200，400,600℃
b. 从下限值开始进行两个循环测量的平均值计算示值误差，作为测量结果。
评定结果的使用
在符合上述条件的情况下，可以根据仪表的分辨力、配用热电阻的类型和测量范围，采用本不确定度评定方法给出相应的评定结果。
数字模型：△t=td—ts
式中：△t指仪表的示值误差;td指仪表的显示值；ts指标准器电阻示值对应的温度值。
输入量td的标准不确定度评定：
输入量td的标准不确定度来源主要有两部分：测定重复性和仪表的分辨力。
测量重复性导致的标准不确定度u(td1)，u（td1)可以用（示值基准法）在同一个转换点上通过连续测量得到的测量列，采用A类方法进行评定。不同分辨力的仪表具有不同的测量重复性。
A. 分辨力为0.1℃的仪表
在100℃同一个转换点上连续测量10次，得到的测量列100。02，100。03，100.3,100.03,100.02，100.05,100.04，100。05，100.03,100。04℃，平均值为td=100.034℃
单次试验校准偏差为=0。011℃
任选3台同类型的仪表分别在量程的10%、50％、90％附近进行重复性条件下的连续10次测量，共得到九组测量列。每组测量列分别按照上述方法计算,得到单次试验标准偏差如下表：
测量点
10%FS
50%FS
90％FS
Sj(℃）
0。011
0。011
0。010
0.009
0.010
0。011
0.012
0.012
0。011
合并样本标准偏差=0.011℃
由于λ（s）≤sp/4,因此可以用Sp代替所有的同类仪表的实验标准偏差。实际测试情况是在重复性条件下连续测量4次，以4次测量的平均值作为测量结果，则可以得到
自由度V1=
B。分辨力为1℃的仪表
按上述方法进行实验，得到的结果为何成样本标准偏差Sp=0。021℃，由于λ（s）≤sp/4，因此可以Spd代替所有同类仪表的实验偏差。
实际测量=0。010℃；自由度V1=81.
仪表分辨力导致的便准不确定度U（td2）
U（td2)采用B类方法进行评定。由仪表分辨力B导致的示值误差区间半宽为a=b/2；包含因子K=3—2可靠性90%，自由度为50.因此，a.分辨力为0。1℃的仪表：U（td2）=0。05/k=0。029℃；b.分辨力为1℃的仪表：U(td2）=0。5/k=0。29℃.
输入量td的标准不确定度U（td)计算
由于td1和td2相互独立，因此，U（td）= Veff=u4（td)/[u4(td1)/V1+u4（td2)/V1］
a. 分辨力为0。1℃的仪表：U（td2)=0。030℃ V=57；b。分辨力为1℃的仪表：U（td2）=0。29℃.V=50。
输入量td的标准不确定度U（ts）的评定
输入量td的标准不确定度主要来源于标准起的示值误差。温湿度影响和连接导线的影响忽略不计。
用JY821特稳携式校验仪作为标准器时标准不确定度U（ts）采用B类方法评定。根据JY821特稳携式校验仪输出信号的大小和热电阻类型查表1的△。按均匀分布考虑，U（ts）=|△｜/。结果见下表.JY821特稳携式校验仪检定结果的可靠性为90%，自由度按保守估计取平均值100
RTD类型
测量（输出）信号
范围t（℃）
U(ts）（℃）
Cu50
—50≤t＜0
0.01
0≤t＜100
0。02
100≤t＜150
0。02
Pt100
-200≤t＜-50
0.01
-50≤t＜0
0。01
0≤t＜200
0。02
200≤t＜400
0.03
400≤t＜600
0。05
600≤t＜800
0。07
本例仪表各测量点的U(ts）:
分辨力为0。1℃的仪表：U(0）=U(50)=U（150)=0.02，U（200)=0.03（℃)；分辨力为1℃的仪表：U（0)=U（100）=0。02,U(200）=0.03,U(400)=0.05，,U（600)=0.07（℃）.
1、 合成标准不确定度的评定
数字模型 △t=td-ts
灵敏系数C1=λ△1/λtd=1 C1=λ△1/λts=-1
标准不确定度汇总表
标准不确定度分量U（Xj）
不确定度来源
标准不确定度（℃）
Cj
|Cj|U（Xj）（℃)
Vj
U（td）

1
b=0.1
0.030
b=1
0.29
57
50
U（td1）
测量重复性
0.006（b=0。1）
0。010（b=1)

U(td2）
仪表分辨力
0.029（b=0.1)
0。29（b=1)

U（ts）
校验仪示值误差
按测量点查｛U(ts）｝
—1
b=0。1
0。02
0。02
0.02
0。02
0。03
b=1
0.02
0。02
0。03
0.05
0.07
100
合成标准不确定度的计算
输入量td和ts相互彼此独立，所以合成标准不确定度可按下式计算：
Uc（△t)=
1. 分辨力为0。1℃的仪表Uc（△t）=
Uc（△0）=Uc(△50)=Uc(△100)=Uc（△150)=Uc(△200）=0.04
2. 2。分辨力为1℃的仪表Uc(△t)=
Uc（△0）=Uc(△100）=Uc(△200)=Uc(△400)=Uc（△600）=0.3
合成标准不确定度的有效自由度
Veff=u4c（△t)/｛［c1u（td)4]/V1+［c2u（ts）4］/V2}
1. 分辨力为0.1℃的仪表Veff=105-143,取整100
2. 分辨力为0.1℃的仪表Veff=57,取整50.
五、 拓展不确定度的评定
取置信概率p=95％,按有效自由度Veff查t分布表，
1、 分辨力为0。1℃的仪表k95=t95（50)=2.01.
2、 分辨力为1℃的仪表k95=t95（50）=1。98。
扩展不确定度U95为 U95=k95uc（△t)
六、 测量不确定度报告与表示
1、 分辨力为0.1℃的仪表：
本例中仪表示值误差测量结果不确定度的报告如下表
数字温度指示调节仪（b=0。1)测量不确定度报告
测量点(℃）
示值误差（℃）
扩展不确定度U95（℃）
包含因子K95
自由度V
0。0
0.12
0.08
2。01
50
50。0
0。04
0.08
2.01
50
100。0
—0.11
0.08
2。01
50
150.0
—0.23
0.08
2.01
50
200。0
-0。42
0。08
2.01
50
拓展不确定度U95不大于仪表测量误差的1/5。
2、 分辨力为0。1℃的仪表：
本例中仪表示值误差测量结果不确定度的报告如下表
数字温度指示调节仪（b=1）测量不确定度报告
测量点(℃）
示值误差（℃）
扩展不确定度U95（℃）
包含因子K95
自由度V
0.0
1.4
0。6
1。98
100
100。0
1.6
0.6
1。98
100
200。0
1。7
0。6
1。98
100
400。0
1。8
0.6
1。98
100
600。0
2.1
0.6
1。98
100
拓展不确定度U95不大于仪表测量误差的1/5.

十、检定或校准结果的验证

十一、结论

十二、附加说明
参考资料：
1. JJG617—96《温度二次仪表检定规程》
2. JJG 74-2005《工业过程测量记录仪检定规程》
3.《误差理论与应用》肖明耀著、计量版