二等铂铑10热电偶标准装置-2010

国防计量建立测量标准技术报告标准名称二等铂铑10-热电偶标准装置计量技术机构国营云南机器三厂计量处编写鲁冀阳2010年10月21日审核陈玉宽2010年10月21日目次一、测量标准概述………………………………………………（1）二、测量标准性能………………………………………………（2）三、构成测量标准的测量器具及配套设备……………………（3）四、检定人员……………………………………………………（4）五、校准（检定）环境条件………………………………………（4）六、测量标准不确定度的评定…………………………………（5）七、测量标准重复性……………………………………………（8）八、测量标准稳定性……………………………………………（9）九、测量标准不确定度的验证…………………………………（10）十、结论…………………………………………………………（11）十一、附录………………………………………………………（11）共11页第1页一、测量标准概述1、建立测量标准的目的，意义及用途温度是工厂控制热加工产品质量的参数，在我厂生产过程中，将对一些零件进行热处理和表面处理等特定工序，为确保热处理产品的质量需要对热处理温度进行精确测量，热电偶作为我厂使用最广泛的测量元件，它的准确性和稳定性将影响其测温准确度，因此建立二等铂铑10—铂热电偶标准装置是确保温度量值传递准确可靠的一项重要的工作。2、测量标准的组成及工作原理本装置由二等铂铑10—铂热电偶、标准装置由二等铂铑10—铂热电偶，热工仪表校验仪，管式检定炉及控温设备等组成。本标准装置的工作原理为：用热工仪表校验仪分别测量被测和标准热电偶在检定点附近温度点的热电势，由标准热电偶的热电动势与已知检定点的分度值及微分热电动势与已知检定点的分度值及微分电动势得到测量时实际温度与检定点的差值。原理图如下所示：+_3、检定方法检定时，将被检和标准热电偶的测量端对齐，用细镍铬丝捆扎好先放入管式检定炉最高温区中心，当炉温升至检定点温度并恒温后（炉温偏离检定点≤±5℃，炉温变化＜0.2℃/min时）,由低至高通点升温检定并按：标被1被2被n被n被2被1标的测量顺序，读数应迅速准确，时间间隔应相近，测量读数不应少于4次，依次测量各检定点被检热电偶的热电动势，然后通过计算得出被检热电偶，各温度点的示值误差。4、依据的检定规程：JJG351—1996《工作用廉金属热电偶检定规程》被检2被检1热工仪表校验仪共11页第2页二、测量标准性能主要技术指标：该标准装置由二等铂铑10—铂热电偶，管式检定炉，炉温控制装置和热工仪表校验仪等组成。（1）二等铂铑10—热电偶的电极直径为Φ0.5mm，新制的热电偶电极长度不小于1000mm。使用中的不小于900mm。（2）二等铂铑10—铂热电偶测量端温度在铜点（1084.62℃）的热电动势应满足E（tcu）=(10575±0.015)mv；（3）长期稳定性（铜点温度热电势的年变化）不大于10μv；（4）短期稳定性（监督性校验结果）不大于7μv；（5）总不确定度为1.0℃。共11页第3页三、构成测量标准的测量器具及配套设备测量器具名称型号规格出厂编号生产国别厂家研制或购进时间测量范围允许误差极限校准（检定）机构校准（检定）时间校准（检定）证书号二等热电偶SΦ0.5~100mmS10-2838昆明大方2010年7月419.527~1084.62℃±1.0℃省计量测试院2010年7月25日20110724热工仪表校验仪Spmk3005S073005009北京斯贝克2007年9月-200~1820℃±0.013%5311计量站2010年3月(2010)证字第18-0075配套设备热电偶检定炉WJL-301103云南仪表厂2009年07月1300℃20mm±0.1℃云南仪表厂2009年8月准用油浸切换开关WKR-61上海天平仪器厂84年10月≤1μv上海天平仪器厂2009年8月准用温度控制装置DWK—702上海自动化仪表六厂88年11月0~59999mv0.25上海自动化仪表厂2010年2月准用共11页第4页四、检定人员姓名技术职称从事本专业年限检定专业项目检定员证号张俊助技20年高温（热电偶）滇考字078号杨兰工人14年高温（热电偶）滇考字077号五、校准（检定）环境条件项目名称要求实际情况温度20±10℃10±28℃湿度30%~80%≤80%共11页第5页六、测量标准不确定度的评定1、输出量二等铂铑10—铂标准热电偶标准装置，给出被检热电偶在各固定点上的热电动势2、数学模式E被（t）＝E标（t）＋△e（t）式中：E标（t）－二等标准热电偶证书上某检定点温度的热电动势值；△e（t）－分度时测的被检和标准热电偶的热电势平均值的差值；3、不确定度来源3.1测量标准重复性引入的测量不确定度3.2上级标准传递引入的测量不确定度3.3二等标准热电偶引入的测量不确定度3.4电测仪器引入的测量不确定度3.5油浸转换开关寄生电势引入的测量不确定度3.6检定时管式炉温度稳定性变化引入的测量不确定度3.7参考端温度补偿测量引入的测量不确定度4、标准不确定度评定：4.1测量标准重复性引入的不确定度uA由于测量标准重复性结果，某测量得的实验标准偏差Sn（ｘ）＝2.7µv则uA＝Sn（ｘ）/ｎ＝2.7/6＝1.1µv共11页第6页六、测量标准不确定度的评定4.2上级标准传递引入的测量不确定度UB1由上级的检定证书可知，一等标准铂铑10－铂热电偶的扩展不确定度为0.6℃，按正态分布，取ｋ=3则UB1=0.6/3=0.2℃在600℃，点换算为热电动势为：UB1=0.2×42.51=12.8µv4.3二等标准热电偶引入的测量不确定度UB2由二等标准铂铑10－铂热电偶的扩展不确定度为1.0℃，按正态分布，取ｋ＝3，则UB2=1/3=0.3℃在600℃点换算为热电势为：UB2=0.3×42.51=12.8µv4.4电测仪器影响量引入的测量不确定度UB3根据检定规程规定，热工仪表校验仪的最小步近值不大于1µv，按均匀分布，取ｋ=3则UB3=1/3=0.6µv4.5油浸转换开关寄生电势引入的测量不确定度UB4根据检定规程规定，测量回路的油浸转换开关的寄生电势为≤1µv按均匀分布，取ｋ=3，则UB4=1/3=0.6µv4.6检定时管式炉温温度性变化引入的测量不确定度UB5根据检定规程规定，检定时管式炉温变化不于±0.25℃，按均匀分布，取ｋ=3，则UB5=0.25/3=0.14℃在600℃点换算为热电势为：UB5=0.14×42.51=6µv4.7参考端温度温度补偿测量引入的测量不确定度UB6检定时测量温度补偿的二等水银温度计的允许误差为±0.1℃，按均匀分布，取ｋ=3，则UB6=0.1/3=0.06℃共11页第7页六、测量标准不确定度的评定在600℃点换算为热电动势为UB6=0.06×42.51＝2.5µv5、合成标准不确定度UC=654321BBBBBBAUUUUUUU=22222225.266.06.08.125.81.1=16.7µv6、扩展不确定度U二等铂铑10—铂标准热电偶标准装置的扩展不确定度为：U=kuc=2×16.7=33.4µv（k=2）在600℃点换算为温度为：U=0.8℃（k＝2）共11页第8页七、测量标准重复性在标准装置正常工作条件下,选用一只K型工业用热电偶,编号为R002在600℃温度点,经检定炉,炉温恒温后,在30min内重复测量6次,每隔5min测量一次,其测量值列表如下所示:序号测量值Xi平均值X̅Xi−X̅(Xi−X̅)2124.89624.8965-0.00050.25×10-6224.8990.00256.25×10-6324.893-0.003512.25×10-6424.8970.00050.25×10-6524.894-0.00256.25×10-6624.9000.003512.25×10-6所以本标准装置的重复性用观测的实验标准偏差Sn(X)表征为:Sn(x)=√∑(Xi−X̅)2ni=1(n−1)=√37.5×10−66−1=0.0027mv对于K型热电偶相当于0.06℃即Sn=2.7µv＜2/3uc=11µv故标准重复性符合要求。共11页第9页八、测量标准稳定性在标准装置正常工作条件下，选用编号为R002K型热电偶，在600℃温度点的炉温恒温后，在30min内重复测量误差温度6次，每间隔一个月测量一次，在半年内共观测到4次，各次结果测得值列表如下时间数值2007年4月2007年10月2007年11月2008年2月序号测量值X1测量值X2测量值X3测量值X4124.89624.90024.89324.896224.89624.90024.89724.899324.89924.89924.89524.893424.89624.89724.89524.897524.89824.90024.89624.894624.89724.89524.89524.900Xn̅̅̅24.89724.898524.895224.8965Xm̅̅̅̅24.8968Xn̅̅̅−Xm̅̅̅̅0.00020.0017-0.0016-0.0003测量标准的稳定性用实验标准偏差Sm定量表征，即计算如下：Sm=√∑[(Xn)i−X̅m]2ni=1m−1=√5.58×10−64−1=0.001mv=1μv对于K型热电偶相当于0.02℃，即Sm=1μvuc=16.7μv故符合标准稳定性要求。共11页第10页九、测量标准不确定度的验证选用稳定性较好的K型热电偶，编号为27，用本标准装置检定后，又送356区域计量站进行检定，二者进行比较，两个标准装置检定结果列表如下：检定点℃356区域计量站检定结果ya(修正值)本装置检定结果yb(修正值)比对差值300+0.5+1.3-0.6500-0.6-0.3-0.3700-2.42.2-0.2900-5.4-5.50.11480-0.03-0.030两个标准装置检定结果，比对最大差值-0.6℃。即|ya-yb|=0.6℃≤2uc=0.8℃，故本装置的标准不确定验证完毕，即本标准装置给出的uc或U是合理的。共11页第11页十、结论本标准装置的各项技术指标完全符合要求，不确定度为U=33.4µv(0.8℃)，重复性为2.7µv（0.06℃），稳定性为1µv（0.02℃），同时本标准装置的技术档案齐全，其有两名持证人员，环境条件能满足检定工作需要，因此可以开展工业用热电偶的检定。十一、附录（1）JJG351—96检定规程；（2）双极法检定记录；（3）本标准装置重复性，稳定性，不确定度验证，原始记录；（4）本标准装置的标准器和配套设备的检定证书；（5）GJB/J2749—96建立测量标准技术报告的编写要求。