王瑋
摘? 要:溫度記錄儀是由溫度傳感器、信號處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、數(shù)據(jù)輸出或顯示單元組成。因其具有電子記錄的功能,所以在冷鏈運輸、殺毒滅菌、爐溫跟蹤等行業(yè)的溫度監(jiān)測以及工業(yè)生產(chǎn)過程的溫度驗證等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。為確保溫度記錄儀的量值準(zhǔn)確,該文根據(jù)溫度記錄儀的特點及工作經(jīng)驗,介紹溫度記錄儀的校準(zhǔn)方法,并對其不確定度進行評定。
關(guān)鍵詞:溫度記錄儀;校準(zhǔn)方法;不確定度
中圖分類號:TB94? ? ? ? 文獻標(biāo)志碼:A
0 引言
記錄儀的工作原理為:溫度傳感器受到外界溫度變化并輸出相應(yīng)的電信號,經(jīng)信號處理單元處理后,將測量數(shù)據(jù)存儲于數(shù)據(jù)存儲單元中,或經(jīng)顯示單位顯示出測量值,通過數(shù)據(jù)輸出單元將數(shù)據(jù)傳送至上位機,進行數(shù)據(jù)讀取、存儲及打印等。記錄儀一般具有溫度超限報警功能、數(shù)據(jù)存儲、時間設(shè)置、運行曲線顯示功能等。
1 測量方法與計量標(biāo)準(zhǔn)
1.1 測量依據(jù)
JJF(豫)251—2018 溫度記錄儀校準(zhǔn)規(guī)范
1.2 測量方法
該方法適用于標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計校準(zhǔn)溫度記錄儀校準(zhǔn)結(jié)果不確定度分析。這里,以分辨力為0.1℃的溫度記錄儀校準(zhǔn)溫度點為50℃為例,分析溫度記錄儀校準(zhǔn)結(jié)果不確定度。
1.3 計量標(biāo)準(zhǔn)
校準(zhǔn)時,由標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備引入的擴展不確定度U(k=2)應(yīng)小于被校記錄儀允許誤差的1/3。
1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)器
校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器見表1。
表1 校準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)器
序號 儀器設(shè)備名稱 測量范圍 準(zhǔn)確度等級
1 標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計 -200 ℃~960 ℃ 二等標(biāo)準(zhǔn)
2 標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計 -60 ℃~300 ℃ 二等標(biāo)準(zhǔn)
3 標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶 300 ℃~1300 ℃ 二等標(biāo)準(zhǔn)
4 其他符合要求的標(biāo)準(zhǔn)器
1 標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計配套電測設(shè)備 顯示數(shù)值折算成溫度到小數(shù)點后面3位。 讀取標(biāo)準(zhǔn)器示值
2 恒溫水槽、制冷低溫槽、標(biāo)準(zhǔn)油槽 工作區(qū)域最大溫差0.02 ℃;溫度波動:±0.02 ℃/10 min 溫度源
3 干體爐 顯示準(zhǔn)確度:±0.1 ℃,穩(wěn)定性:±0.02 ℃,軸向均勻性:±0.05 ℃,徑向均勻性(60 mm內(nèi))±0.1 ℃。 溫度源
4 熱電偶檢定爐
最高溫度為1 100 ℃,在均勻溫場長度不小于60 mm,半徑為14 mm范圍內(nèi),任意兩點溫差不大于1℃。
溫度源
5 專用恒溫箱或恒溫恒濕箱 溫度測量范圍:-50 ℃~100 ℃,溫度均勻度:0.3 ℃,溫度波動度:±0.2 ℃; 溫度源(空氣介質(zhì))
6 金屬網(wǎng)兜 - 放置內(nèi)置傳感器記錄儀
7 計時器 MPE:±0.5s/d 測量標(biāo)準(zhǔn)器讀數(shù)的時間間隔
2 數(shù)學(xué)模型
4 評定各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度
4.1 輸入量tb的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(tb)
輸入量tb的不確定度來源主要是被校記錄儀的重復(fù)性、被校記錄儀的分辨力、恒溫槽溫場的不均勻性。
4.1.1 輸入量tb重復(fù)性引入的不確定度分量
在用A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定,一周內(nèi)在50℃的溫度點重復(fù)試驗 10次,計算示值誤差,其標(biāo)準(zhǔn)差
s≈0.053℃,則 u(Δt1)=s=0.053℃。
4.1.2 輸入量tb的分辨力的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 分量u(tb2)
被校記錄儀分辨力為0.1℃,則區(qū)間半寬為0.05 ℃,按均勻分布處理,故:u(tb2)=(0.05℃)/=0.029℃。
4.1.3 輸入量tb由恒溫槽溫場不均勻性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(tb3)
按各槽的最大溫度差考慮:Δt水槽=0.01℃,Δt油槽=Δt制冷槽=0.01℃,該分布假設(shè)為均勻分布,則u (tb3) =Δt水槽/=0.006℃。
4.1.4 輸入量tb的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u(tb)
由于輸入量tb分量之間,重復(fù)性受分辨力的影響,u(tb1)與u(tb2)取較大者,兩者與u(tb3)之間均彼此獨立,因此:
該例:u(tb)=0.053℃。
4.2 輸入量td的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u(td)
輸入量的td不確定度來源主要是標(biāo)準(zhǔn)溫度計的重復(fù)性、標(biāo)準(zhǔn)器讀數(shù)視線不垂直引入的不確定度。
4.2.1 標(biāo)準(zhǔn)溫度計的重復(fù)性引入的不確定分量u(td1)
標(biāo)準(zhǔn)溫度計的重復(fù)性計算與標(biāo)準(zhǔn)器重復(fù)性計算方法相同,對于該例u(td1)=0.006℃。
4.2.2 標(biāo)準(zhǔn)器讀數(shù)視線不垂直引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(td2)
標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計讀數(shù)時由于不垂直產(chǎn)生的讀數(shù)誤差范圍為±0.01℃,不確定度區(qū)間半寬為0.01℃,反正弦分布處理。u(td2)=(0.01℃)/=0.007℃。
4.2.3 輸入量td的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u(td)
由于輸入量td各分量之間,彼此獨立,因此
4.3 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)tz不確定度 u(tz)
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計使用不確定度見表1。
5 結(jié)語
溫度記錄儀因其具有記錄的功能,在冷鏈運輸、殺毒滅菌、爐溫跟蹤等領(lǐng)域的溫度監(jiān)測以及工業(yè)生產(chǎn)過程的溫度驗證等有重要意義,該文從不確定度的來源著手對溫度記錄儀進行不確定度評定,希望能給廣大溫度計量工作者一定的參考。
參考文獻
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