热电偶技术报告

计量标准技术报告一等铂铑10-铂热电偶标准装置2016.2计量标准名称计量标准负责人建标单位名称（公章）填写日期目录一、建立计量标准的目的…………………………………（1）二、计量标准的工作原理及其组成………………………（1）三、计量标准器及主要配套设备…………………………（2）四、计量标准的主要技术指标……………………………（3）五、环境条件………………………………………………（3）六、计量标准的量值溯源和传递框图……………………（4）七、计量标准的重复性试验………………………………（5）八、计量标准的稳定性考核………………………………（6）九、检定或校准结果的测量不确定度评定………………（7）十、检定或校准结果的验证………………………………（8）十一、结论………………………………………………（9）十二、附加说明…………………………………………（9）一、建立计量标准的目的为贯彻实施《计量法》，保障国家计量单位制的统一和量值传递的准确可靠，为经济和社会发展以及计量监督管理提供准确的检定数据或结果,同时，特申请故建立此项计量标准。二、计量标准的工作原理及其组成1.将被检廉金属热电偶和一等标准热电偶捆扎成一束，将捆扎好的热电偶正确放入检定炉中，热电偶测量端应放在检定炉最高温区中心，参考端正确放入恒温器内。按顺序由低温到高温逐点升温检定。当炉温升到检定点温度，炉温变化不超过0.2℃/min时，自标准热电偶开始依次测量各被检热电偶电动势。2.一等铂铑10-铂热电偶标准装置由一等铂铑10-铂热电偶，热电偶检定炉，测温仪表，转换开关等组成。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校间隔标准铂铑10-铂热电偶铂铑10-铂（419.527～1084.62）℃一等昆明大方自动控制科技有限公司S15-1-1691中国测试技术研究院一年标准铂铑10-铂热电偶S（419.527～1084.62）℃二等/山东计量院一年主要配套设备数字多用表2010（0-100）mV37ppm×R+9ppm×FKEITHLEY4014562中国计量科学研究院一年热电偶检定炉DTL-600（300～1200）℃U=0.3℃k=2泰安德图自动化仪器有限公司DL615184山东计量院一年热工仪表自动检定系统DTZ-01/U=0.1uVk=2泰安德图自动化仪器有限公司DZ0115117山东计量院一年干湿温度计TDWS-A1（-20～40）℃/沧县腾达003济宁计量所一年四、计量标准的主要技术指标1.测量范围：（300～1100）℃2.准确度等级：一等五、环境条件序号项目要求实际情况结论1温度（20±5）℃（20±3）℃合格2湿度≤80%RH（30-56）％RH合格3456六、计量标准的量值溯源和传递框图上一级计量器具本级计量器具下一级计量器具计量标准名称：标准铂铑-铂热电偶；不确定度或准确度等级或最大允许误差：一等保存机构：中国测试技术研究院比较（或直接）测量法计量标准名称：一等铂铑10-铂热电偶测量范围：（300～1100）℃不确定度或准确度等级或最大允许误差:一等直接测量计量器具名称：工作用廉金属热电偶测量范围：(300～1100)℃，不确定度或准确度等级或最大允许误差：工作用Ⅰ、Ⅱ级七、计量标准的重复性试验取一只稳定的工作用镍铬-镍硅热电偶，在1000℃进行重复测量，结果如下：序号ix（mV）xxi2)(xxi141.275-0.0010.000001241.2770.0010.000001341.2760.0000.000000441.275-0.0010.000001541.2750.0010.000001641.277-0.0010.000001741.2750.0010.000001841.2760.0000.000000941.277-0.0010.0000011041.275-0.0010.000001平均值ix（mV）41.276S=21()1niixxn=--å=0.92uV不大于不确定度评定中的重复性数据，符合要求。八、计量标准的稳定性考核取一只稳定的工作用镍铬-镍硅热电偶，在1000℃进行重复测量，结果如下：考核时间测量值（mV）测量次数2016年1月4日2016年2月8日2016年3月12日2016年4月16日核查标准////141.27541.27641.27741.277241.27741.27541.27541.277341.27641.27541.27641.275441.27541.27541.27541.276541.27541.27641.27541.276641.27741.27741.27741.275741.27541.27541.27341.276841.27641.27541.27541.275941.27741.27641.27741.2771041.27541.27541.27341.275y41.27641.27641.27541.2761iiyy--0.001允许变化量±0.011100.61000.10.5iiyy--=-=，小于配热电偶的温控仪表的扩展不确定度U=1.0℃（k=2），故该标准装置符合要求。九、检定或校准结果的测量不确定度评定1、概述1.1测量依据：JJG351-1996《工作用廉金属热电偶检定规程》1.2计量标准：一等标准铂铑10一铂热电偶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一等标准铂铑10－铂热电偶铂铑10－铂300℃～1100℃（0.4～0.5）℃主要配套设备数字多用表2010（0～100）mVU=7×10-6k=2（1V)热电偶检定炉DTL-600（0～1100）℃60mm±0.5℃1.3被测对象：工作用热电偶1.4测量方法：采用比较法，将一等标准铂铑10一铂热电偶（以下简称标准偶）套上陶瓷或石英保护管与被检热电偶捆扎成，放入检定炉中进行比较，测量标准热电偶和被检热电偶的热电动势值。检定时要求实验环境温度为（23±5）℃，湿度≤80%RH。2、数学模型式中：e被（t）=e被平（t）+(e标证-e标平（t））.S被（t）/S标（t）+e补（1）式中：e被平（t）――被检热电偶在某温度点测得热电动势算平均值；e标证――标准热电偶证书上在某温度点的热电势值；e标平（t）――标准热电偶在某温度点测得热电动势算平均值；S被（t），S标（t）――被检热电偶，标准热电偶在某温度点的微分热电势率；e补――补偿导线修正值。3、不确定度传播率求（1）式中各误差来源的偏导数得灵敏系数c1=e被（t）/e被平（t）=1c2=e被（t）/e标证（t）=S被（t）/S标（t）c3=e被（t）/e标平（t）=-S被（t）/S标（t）c4=e被（t）/e补（t）=14、标准不确定度评定4.1．1被检热电偶测量重复性引入的标准不确定度分量u11属A类分量，正态分布在规定的环境条件下，分别在300℃，700℃和1100℃时，被检热电偶等精度测量10次，用贝塞尔公式s(yi)=21()1niiyyn=--å，u11=s(y)=s(yi)/m求各检测点平均值标准不确定度分量如下：u11(300)=0.37(μv)u11(700)=0.41(μv)u11(1100)=0.97(μv)4.1.2被检热电偶由电测设备引入的测量结果不确定度分量属B类分量u12，均匀分布,包含因子k=3，根据34420A准确度指标,100mV档年变化量为：±(40ppmofreading+2ppmofrange)计算得到各点不确定度分量如下：u12(300)=(40×10－6×12209+2×10－6×100×1000)/3=0.78(μv)u12(700)=(40×10－6×29129+2×10－6×100×1000)/3=1.14(μv)u12(1100)=(40×10－6×45119+2×10－6×100×1000)/3=1.48(μv)此分量可信度80%，v5=124.1.3被检热电偶由检定炉温场不均匀引入的测量结果不确定度分量u13属B类分量。检定时，检定炉温场不均匀，经测试最大差值为0.2℃，换算成300℃,700℃和1100℃的热电动势值分别为8.29μv,8.38μv和7.57μv，取半宽分别为4.14μv,4.19μv和3.78μv，按均匀分布，包含因子k=3u13(300)=4.14/3＝2.39(μv)u13(700)=4.19/3＝2.42(μv)u13(1100)=3.78/3＝2.18(μv)此分量可信度80%，v5=124.1.4被检热电偶检定时炉温波动引入的测量结果不确定度分量u14属B类分量，反正弦分布检定时，每一组独立测量，炉温实际波动为0.05℃，换算成300℃,700℃和1100℃的热电动势值分别为2.07μv、2.10μv和1.89μv，取半宽分别为1.04μv、1.05μv和0.94μv，按均匀分布,包含因子k=3u14(300)=1.04/3＝0.42(μv)u14(700)=1.05/3＝0.43(μv)u14(1100)=0.94/3＝0.38(μv)此分量可信度80%，v5=124.1.5被检热电偶由寄生电势引入的测量结果不确定度分量u15属B类分量，均匀分布,转换开关寄生电势小于0.5μv,则：u15(300)=u15(700)=u15(1100)=0.5/3=0.29(μv)此分量可信度80%，v5=124.1.6被检热电偶由热电偶参考端温度不均引入的测量结果不确定度分量u16属B类分量，按均匀分布,包含因子k=3被校铠装偶参考端同置于一冰点器内，冰点器内温差小于0.05℃，0℃附近附加电势为1.97μv。则：u16(300)=u16(700)=u16(1100)=1.97/3=1.14(μv)此分量可信度75%，v7=8.因此，被检热电偶测量结果标准不确定度分量u1的合成为：()()()22222211112131415162222223000.37(0.78)(2.39)(0.42)(0.29)1.142.83uuuuuuu=+++++=+++++=()()()22222211112131415162222227000.41(1.14)(2.42)(0.43)(0.29)1.142.98uuuuuuu=+++++=+++++=()()()222222111121314151622222211000.97(1.48)(2.18)(0.38)(0.29)1.143.07uuuuuuu=+++++=+++++=4.2由标准器证书和整百度点换算引入的测量结果不确定度分量u2属B类分量，由一等标准量传数据的不确定度求得各点不确定度分量如下：UCu=0.5℃（2.74μv）UAl=0.4℃（2.10μv）UZn=0.4℃（2.09μv）k=2由整百度点换算影响为0.29μv，则：u2(300)222.070.292.09=++=(μv)u2(700)222.080.292.10=++=(μv)u2(1100)=222.740.292.76=++=(μv)此分量可信度100%，v5=∞4.3标准偶测量重复性引入的标准不确定度分量u属A类分量，正态分布在规定的环境条件下，分别在300℃，700℃和1100℃时，标准偶等精度测量10次，用贝塞尔公式s(yi)=21()1niiyyn=--å，u3=s(y)=s(yi)/m求各检测点平均值标准不确定度分量如下：u3(300)=0.94(μv)u3(700)=0.72(μv)u3(1100)=0.65(μv)4.4补偿导线引入的测量结果不确定度分量u4属B类分量K型补偿导线在20时℃引入的扩展不确定度为2.58μv,包含因子k=2则u4(300)=u4(700)=u4(1100)=2.58/2=1.29(μv)此分量可信度75%，v4=85、合成标准不确定度5.1、主要标准不确定度分量汇总表300℃：