水银温度计测量不确定度评定(定稿).doc

工作用玻璃液体温度计测量不确定度的评定
1 概述
1.1 测量依据：JJG130-2004《工作用玻璃液体温度计检定规程》
1.2 测量标准：二等标准水银温度计组，测量范围（-30～300）℃。

表1. 实验室的计量标准器和配套设备
序号
设备名称
技术性能
1
二等标准水银温度计
测量范围：（-30～300）℃
分度值：0.1℃
2
恒温槽
温度范围
工作区最大温差
温度稳定性
(-30～100)℃
0.02℃
±0.02℃/10min
(＞100～300)℃
0.04℃
±0.05℃/10min

1.3 被测对象
表2. 被校准温度计的分类
序号
精密温度计
普通温度计
分度值（℃）
0.1，0.2
0.5，1
0.5，1
2，5
测量范围（℃）
-30～300
-30～300
-30～300
-30～300

1.4 测量方法
将标准温度计与被检温度计同置于恒温槽中，待温度稳定后读取标准温度计与被检温度计的示值，取4次读数的平均值为标准和被检的实测值，以标准值与被检实测值之差为被检温度计的修正值。
2 数学模型
x=（ts+Δt）–t
式中
ts—标准温度计示值；Δt—标准温度计修正值； t—被检温度计示值。

3 不确定度传播率

式中，灵敏系数：

4
4 输入量的标准不确定度评定
4.1 标准温度计估读误差引入的标准不确定度
标准温度计的分度值为0.1℃，读数分辨力为其分度值的1/10，即0.01℃，不确定度区间半宽为0.01℃，服从均匀分布，故0.006℃
4.2恒温槽温场不均匀引入的标准不确定度
标准温度计与被检温度的感温泡处在同一水平，故只需考虑恒温槽的水平温度均匀性。恒温槽的水平最大温差均为≤0.02℃，则不确定度区间半宽为0.01℃，按均匀分布处理。故0.006℃
4.3 恒温槽温度波动不均匀引入的标准不确定度
恒温槽的温度波动度≤±0.02℃/10min，不确定度区间半宽为0.02℃，服从均匀分布，故
0.012℃
4.4 标准温度计修正值引入的标准不确定度
根据JJG128-2003《二等标准水银温度计检定规程》附录A可知，二等标准水银温度计修正值的扩展不确定度U95=0.03℃，包含因子kp=2.58，故
0.012℃
4.5 被检温度计示值重复性引入的标准不确定度
采用A类标准不确定度评定。将二等标准水银温度计和被检温度计插入50℃的恒温槽中，待示值稳定后，按数学模型，计算修正值，等精度进行10次测量，在这一重复性实验中包含了二等标准水银温度计的测量重复性。数据如下：
测量次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
被检温度计示值（℃）
50.02
50.02
50.02
50.02
50.04
50.04
50.04
50.04
50.06
50.06
实验标准差s（℃）
0.016
故=0.016℃
4.6 被检温度计估读误差引入的标准不确定度
被检温度计的分度值为0.1℃，读数分辨力为其分度值的1/10，即0.01℃，不确定度区间半宽为0.01℃，服从均匀分布故
0.006℃
5 合成标准不确定度
5.1主要标准不确定度汇总表
序号
不确定度来源

1
标准温度计估读误差
0.01℃

0.006℃
2
恒温油槽温场不均匀
0.02℃

0.006℃
3
恒温油槽温度波动度
0.02℃

0.012℃
4
标准温度计修正值引入的
0.03℃
2.58
0.012℃
5
被检温度计重复性
0.016℃
1
0.016℃
6
被检温度计估读误差
0.01℃

0.006℃
由于重复性分量包含人员读数引入的不确定度分量,为避免重复计算,只计最大影响量，舍弃、。

5.2合成标准不确定度计算
以上各标准不确定度分量互不相关,所以合成标准不确定度为

0.024℃
5.3 扩展不确定度的评定U
取，则其扩展不确定度
U=2×=2×0.024℃≈0.05℃
6 对使用二等标准水银温度计标准装置校准工作用玻璃液体温度计的测量不确定度评估

6.1根据JJG130-2004《工作用玻璃液体温度计检定规程》规定,常规校准应该对水银温度计的每一个刻度值的测量点进行校准,即需要校准0℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃共6个点,其测量不确定度见下表：
校准点
（℃）
不确定度分量（℃）
（℃）
U（℃）
(k=2)

0
0.006
0.012
0.012
0.016
0.024
0.005
10
0.006
0.012
0.012
0.016
0.024
0.005
20
0.006
0.012
0.012
0.016
0.024
0.005
30
0.006
0.012
0.012
0.016
0.024
0.005
40
0.006
0.012
0.012
0.016
0.024
0.005
50
0.006
0.012
0.012
0.016
0.024
0.005

6.2
二等标准水银温度计标准装置的测量范围为(-30～300)℃,当测量范围＞100℃～300℃时,恒温槽的温场均匀性为0.04℃、温度波动度±0.05℃/10min，因此对全部校准点的测量不确定度评估如下：
校准点
（℃）
不确定度分量（℃）
（℃）
U（℃）
(k=2)

-30～100
0.006
0.012
0.012
0.016
0.024
0.005
110～300
0.012
0.029
0.012
0.016
0.037
0.008
当被校温度计的分度值不同时，不确定度分量中的、将发生改变,因此当校准分度值为0.2℃、0.5℃、1.0℃、2.0℃的工作温度计时,测量不确定度为：

分度值（℃）
测量范围
（℃）
不确定度分量（℃）
U（℃）(k=2)

0.2
-30～100
0.006
0.012
0.012
0.021
0.012
0.06
100～300
0.012
0.029
0.012
0.021
0.012
0.08
0.5
-30～100
0.006
0.012
0.012
0.035
0.029
0.08
100～300
0.012
0.029
0.012
0.035
0.029
0.11
1.0
-30～100
0.006
0.012
0.012
0.062
0.058
0.13
100～300
0.012
0.029
0.012
0.062
0.058
0.18
2.0
-30～100
0.006
0.012
0.012
0.09
0.12
0.24
100～300
0.012
0.029
0.012
0.09
0.12
0.31
7 校准和测量能力（CMC）
0.1℃分度的工作温度计是使用二等标准水银温度计可校准的最佳被校温度计，因此该项目的CMC为：(-30～100)℃，U=0.05℃；(100～300)℃，U=0.08℃。