李姣姣

摘要：根據(jù)國家計(jì)量檢定規(guī)程JJG8562015《工作用輻射溫度計(jì)》，簡要分析評(píng)定工作用輻射溫度計(jì)校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度。

關(guān)鍵詞：輻射溫度計(jì)；數(shù)學(xué)模型

1 緒論

國家計(jì)量檢定規(guī)程JJG8562015《工作用輻射溫度計(jì)》對(duì)工作用輻射溫度計(jì)校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度計(jì)算方法有了新的規(guī)定。本文通過一套輻射溫度計(jì)檢定裝置對(duì)被檢輻射溫度計(jì)在1500℃進(jìn)行測量，采用新規(guī)定分析計(jì)算其不確定度，主要明確新規(guī)定的具體實(shí)施方法和過程，得出1500℃測量結(jié)果的不確定度。

2 數(shù)學(xué)模型

被檢溫度計(jì)在檢定點(diǎn)tN的示值為檢定點(diǎn)tN與固有誤差Δt之和。固有誤差為被檢溫度計(jì)測量理想黑體示值與理想黑體溫度的差，根據(jù)規(guī)程中的計(jì)算方法，得其數(shù)學(xué)模型為

Δt=（ΔtT-ΔtS）-ΔtTS-（ΔtTε-ΔtSε）-（ΔtTW-ΔtSW）（1）

式中：Δt為被檢溫度計(jì)的固有誤差；ΔtS為參考溫度計(jì)讀數(shù)tS的溫度差；ΔtT為被檢溫度計(jì)讀數(shù)tT的溫度差；ΔtTS為被檢溫度計(jì)瞄準(zhǔn)區(qū)域與參考溫度計(jì)測溫區(qū)域的溫度差；ΔtSε為輻射源發(fā)射率偏離1引起的輻射源實(shí)際溫度的誤差；ΔtTε為輻射源發(fā)射率偏離1引起的被檢溫度計(jì)的誤差； ΔtSW為參考輻射溫度計(jì)的窗口誤差；ΔtTW為被檢溫度計(jì)的窗口誤差。

3 靈敏系數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)不確定度

式（1）為固有誤差的代數(shù)和公式，且各項(xiàng)的系數(shù)絕對(duì)值均為1，因此各個(gè)不確定度分量的靈敏度系數(shù)的絕對(duì)值為1。影響固有誤差的不確定度分量中，同一輻射源發(fā)射率對(duì)被檢輻射溫度計(jì)與參考輻射溫度計(jì)示值的影響，高溫輻射源同一窗口對(duì)參考輻射溫度計(jì)和被檢輻射溫度計(jì)的影響，應(yīng)該按照完全相關(guān)處理。各分量依據(jù)不確定度傳播率計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

u2（Δt）=u2（ΔtS）+u2（ΔtTS）+（u（ΔtTε）-u（ΔtSε））2

+（u（ΔtTW）-u（ΔtSW））2+u2（ΔtT）+u2（ΔtOP）（2）

式中

u（ΔtOP）——檢定操作和測量條件影響等引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，℃。

4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

輻射溫度計(jì)的測量結(jié)果不確定度即為其固有誤差的測量不確定度，來自計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置、被檢溫度計(jì)和測量操作三個(gè)方面。

下面以某型號(hào)的輻射溫度計(jì)為例進(jìn)行測量結(jié)果的不確定度分析。參考輻射溫度計(jì)選取分辨力為0.01℃，光譜發(fā)射率設(shè)定值為1.000的短波高精密輻射溫度計(jì)；黑體輻射源的圓柱黑體空腔直徑為50mm，發(fā)射率為0.998±0.002；被檢輻射溫度計(jì)測量范圍為（1000～3000）℃，準(zhǔn)確度等級(jí)為1.0級(jí)，溫度分辨力為1℃。以測量點(diǎn)1500℃時(shí)的測量結(jié)果為例分析固有誤差的不確定度。

4.1 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置引入的不確定度u（ΔtS）

（1）參考輻射溫度計(jì)測量不確定度引入的不確定度分量u1。根據(jù)參考輻射溫度計(jì)的證書可知其不確定度為U=2.10℃，k=2，則u1=2.10/2=1.05℃。

（2）參考輻射溫度計(jì)測溫重復(fù)性引入的不確定度分量u2。根據(jù)參考輻射溫度計(jì)測量數(shù)據(jù)及貝塞爾公式計(jì)算其重復(fù)性為0.01℃，則u2=0.01/1=0.01℃。

（3）黑體輻射源短期穩(wěn)定性引入的不確定度分量u3。黑體輻射源在1500℃的短期控溫穩(wěn)定性為0.5℃/10min，則u3=0.25/3=0.14℃。

（4）黑體輻射源均勻性對(duì)瞄準(zhǔn)的影響引入的不確定度分量u4。黑體輻射源在1500℃的均勻性為0.60℃，則u4=0.60/3=0.35℃。

（5）黑體輻射源發(fā)射率修正偏離的影響引入的不確定度分量u5。黑體輻射源發(fā)射率為0.998±0.002，其偏離1引入的不確定度u5包括對(duì)參考輻射溫度計(jì)的影響u（ΔtSε）和被檢輻射溫度計(jì)的影響u（ΔtTε），則u5=0.06℃。

4.2 被檢輻射溫度計(jì)引入的不確定度u（ΔtT）

（1）被檢輻射溫度計(jì)多次測量重復(fù)性引入的不確定度分量u6。根據(jù)被檢輻射溫度計(jì)測量數(shù)據(jù)及貝塞爾公式計(jì)算其重復(fù)性為0.48℃，則u6=0.48/1=0.48℃。

（2）被檢輻射溫度計(jì)分辨力引入的不確定度分量u7。被檢輻射溫度計(jì)的顯示分辨力為1℃，則由分辨力引起的誤差為±0.50℃，則u7=0.50/3=0.29℃。

4.3 測量操作引入的不確定度u（ΔtOP）

（1）參考和被檢輻射溫度計(jì)在測量過程中因瞄準(zhǔn)產(chǎn)生的影響引入的不確定度包含在u4中。

（2）測量數(shù)據(jù)修約引入的不確定度分量u8。測量數(shù)據(jù)修約引起的誤差為±0.50℃，則u8=0.50/3=0.29℃。

5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1，u2，u3，u4，u5，u6，u7，u8彼此獨(dú)立不相關(guān)，且靈敏度系數(shù)絕對(duì)值均為1，則被檢輻射溫度計(jì)在1500℃時(shí)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

6 擴(kuò)展不確定度

按置信概率p=0.95，取包含因子k=2，擴(kuò)展不確定度U=kuc，則被檢輻射溫度計(jì)在1500℃時(shí)的擴(kuò)展不確定度為

7 結(jié)論

本文提供了輻射溫度計(jì)檢定裝置測量被檢輻射溫度計(jì)，通過分析計(jì)算其在1500℃的不確定度，明確了新規(guī)定的使用方法。被檢輻射溫度計(jì)1500℃測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為U=3℃，k=2，采用相同的分析方法，可以得出任意測量點(diǎn)測量結(jié)果的不確定度。

參考文獻(xiàn)：

[1] JJG 8562015《工作用輻射溫度計(jì)檢定規(guī)程》.中國質(zhì)檢出版社.

[2] JJF 1059.12012《測量不確定度評(píng)定與表示》.中國質(zhì)檢出版社.

[3]常用測量不確定度方法及應(yīng)用實(shí)例，上海市計(jì)量測試技術(shù)研究院，中國計(jì)量出版社.