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        最高表面溫度測(cè)量不確定度評(píng)定

        2019-11-28 21:08:49趙宇卓
        商品與質(zhì)量 2019年29期
        關(guān)鍵詞:測(cè)量設(shè)備

        趙宇卓

        國(guó)家煤礦安全計(jì)量器具產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心 山西太原 030032

        在現(xiàn)有的所有工程儀器及測(cè)量結(jié)果中都與真實(shí)的結(jié)果存在一定的誤差,基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的不確定度評(píng)價(jià)可以對(duì)于工程中的誤差進(jìn)行科學(xué)的指導(dǎo),不確定度越小,則說(shuō)明測(cè)量結(jié)果越接近真實(shí)值,測(cè)量越精確,對(duì)工程的指導(dǎo)價(jià)值越大,實(shí)用意義越高[1-3]。隨著現(xiàn)代工程對(duì)于測(cè)試結(jié)果精準(zhǔn)程度要求的增高,各個(gè)部門(mén)對(duì)于不確定度評(píng)估的重視程度也越來(lái)越大,而井下設(shè)備多數(shù)功率較大,發(fā)熱量巨大,勢(shì)必造成設(shè)備表面溫度的升高,因此對(duì)于設(shè)備表面最高溫度測(cè)定的不確定度評(píng)估對(duì)于維護(hù)設(shè)備,保證設(shè)備性能具有十分重要的價(jià)值。

        1 測(cè)量方法

        1.1 測(cè)量的依據(jù)

        最高表面溫度是指在最不利的運(yùn)行條件下(但在規(guī)定的容許范圍內(nèi))工作時(shí),電氣設(shè)備的任何部件或任何表面所達(dá)到的最高溫度。測(cè)量依據(jù)GB3836.1《爆炸性環(huán)境 第1部分 設(shè)備通用要求》,最高表面溫度滿足特定環(huán)境下設(shè)備安全運(yùn)行的要求。

        1.2 測(cè)量方法

        在進(jìn)行測(cè)量時(shí),儀器通電,傳感器充分穩(wěn)定后方可進(jìn)行檢驗(yàn);所有的溫度數(shù)據(jù)應(yīng)以40℃環(huán)境溫度或在設(shè)備上標(biāo)志的最高環(huán)境溫度為參考基準(zhǔn)。以參考環(huán)境溫度為基準(zhǔn)的試驗(yàn),可在20℃和參考環(huán)境溫度之間的任一溫度下進(jìn)行,將試驗(yàn)時(shí)的環(huán)境溫度和參考環(huán)境溫度的差值加到測(cè)得的溫度上。

        2 數(shù)學(xué)模型

        根據(jù)以上測(cè)量方法,影響最高表面溫度的相關(guān)因素為測(cè)溫儀示值和環(huán)境影響溫度,因此在建立數(shù)學(xué)模型時(shí)要將這兩項(xiàng)因素考慮進(jìn)去,進(jìn)行設(shè)備最高表面溫度不確定評(píng)估所采用的數(shù)學(xué)模型為:。式中:-表面最高溫度,-測(cè)溫儀顯示溫度,-環(huán)境溫度。

        3 方差和傳播系數(shù)

        根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理,引入測(cè)溫儀示數(shù)和環(huán)境溫度的方差為:, 由于各分量相互獨(dú)立,不相關(guān),故不確定度按如下公式計(jì)算:。

        4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的分析與計(jì)算

        4.1 被檢設(shè)備最高表面溫度變化引入的不確定度分量

        為了提高測(cè)量結(jié)果的可靠性,在相同的條件下對(duì)被檢設(shè)備最高溫度點(diǎn)重復(fù)測(cè)量10次,其讀數(shù)(單位℃)分別為:44.6,44.7,44.9,44.9,44.8,44.9,45.0,44.9,44.7,44.8,經(jīng)計(jì)算其平均值為:44.8 ℃。

        根據(jù)貝塞爾公式,其標(biāo)準(zhǔn)偏差為:℃。在日常檢定時(shí),我們一般在同一檢定點(diǎn)重復(fù)測(cè)量2次,取其平均值作為最終示值,因此被檢設(shè)備最高表面溫度變化引入的不確定度分量:℃。所以,被檢設(shè)備最高表面溫度變化引入的不確定度分量為0.09 ℃。

        4.2 由測(cè)溫儀引入的不確定度的評(píng)定

        測(cè)溫儀的不確定度是由儀器自身的原理及測(cè)定敏感程度決定的。該測(cè)溫儀準(zhǔn)確度等級(jí)為1.5級(jí),測(cè)量范圍為(-18~550)℃,最大允許誤差為±8.52℃,假設(shè)該分布為均勻分布,則測(cè)溫儀引入的不確定度為:℃。所以,測(cè)溫儀引入的不確定度為4.92 ℃。

        4.3 由環(huán)境溫度測(cè)量不準(zhǔn)確引入的不確定度

        根據(jù)檢定證書(shū),溫、濕度計(jì)計(jì)的最大允許誤差為±2℃, 假設(shè)為均勻分布,則環(huán)境溫度測(cè)量引起的不確定度為:℃。所以,環(huán)境溫度測(cè)量引起的不確定度為1.15 ℃。

        5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

        因各輸入量相互獨(dú)立,所以℃。

        6 表面最高溫度的擴(kuò)展不確定度

        取置信概率為95%,查表得k=2.01,則擴(kuò)展不確定度為:。

        7 結(jié)語(yǔ)

        在井下設(shè)備最高表面溫度測(cè)量不確定度評(píng)估中的主要影響因素除了設(shè)備自身特性外,還有測(cè)溫儀示數(shù)和井下環(huán)境溫度,在不確定評(píng)估中需要考慮。(2)通過(guò)引入數(shù)學(xué)計(jì)算模型,多次測(cè)量后計(jì)算得被檢設(shè)備最高表面溫度變化引入的不確定度分量為0.09 ℃,測(cè)溫儀引入的不確定度為4.92 ℃,環(huán)境溫度測(cè)量引起的不確定度為1.15 ℃。(3)通過(guò)各個(gè)獨(dú)立的輸入量計(jì)算得合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為5.0℃,擴(kuò)展不確定度為10 ℃,從而為礦井設(shè)備溫度檢測(cè)及設(shè)備的安全運(yùn)行提供了指導(dǎo)。

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