＊?jiǎng)⒎f 于婭鴿

（渭南市計(jì)量測(cè)試所 陜西 714000）

箱式電阻爐校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度分析

＊?jiǎng)⒎f 于婭鴿

（渭南市計(jì)量測(cè)試所 陜西 714000）

箱式電阻爐廣泛用于國(guó)計(jì)民生的各個(gè)行業(yè)，定期對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)并對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行分析，能夠較好的保證其數(shù)據(jù)的可靠。本文結(jié)合日常校準(zhǔn)的經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)描述箱式電阻爐校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度分析。

箱式電阻爐；溫度校準(zhǔn)；誤差測(cè)量；不確定度分析

引言

箱式電阻爐作為一種常見(jiàn)的高溫加熱設(shè)備，廣泛應(yīng)用于儀表、化工、科研等各個(gè)行業(yè)，實(shí)驗(yàn)室定期進(jìn)行箱式電阻爐的校準(zhǔn)是保證其安全準(zhǔn)確運(yùn)行的保證。對(duì)箱式電阻爐的校準(zhǔn)目前多依照J(rèn)JG1376-2012《箱式電阻爐校準(zhǔn)規(guī)范》進(jìn)行，本文結(jié)合實(shí)例，描述箱式電阻爐校準(zhǔn)結(jié)果測(cè)量不確定度分析的詳細(xì)過(guò)程。

1.校準(zhǔn)方法

以容積不大于0．15m3的箱式爐為例。將溫度校準(zhǔn)裝置中熱電偶的測(cè)量端捆扎在金屬測(cè)溫架上然后，將金屬測(cè)溫架放置到爐內(nèi)測(cè)溫區(qū)內(nèi)升溫。爐溫均勻度是在各測(cè)溫點(diǎn)上測(cè)得的最高、最低實(shí)際溫度分別與中心點(diǎn)實(shí)際溫度之差，下面對(duì)爐溫均勻度測(cè)量結(jié)果分別進(jìn)行不確定度評(píng)定。

2.測(cè)量模型

式中：△θ+，△θ－——爐溫均勻度，℃

tpmax——式（1）求得的各測(cè)溫點(diǎn)實(shí)際溫度的最大值，℃；

tpmin——式（1）求得的各測(cè)溫點(diǎn)實(shí)際溫度的最小值，℃；

tp——式（1）求得的中心點(diǎn)的實(shí)際溫度，℃。

3.合成方差和靈敏系數(shù)

在式（1）、式（2）中，tpmax、tp、tpmin互為獨(dú)立，因而得：

故

4.各測(cè)溫點(diǎn)上最高實(shí)際溫度與中心點(diǎn)實(shí)際溫度之差的不確定度計(jì)算

(1)各測(cè)溫點(diǎn)上最高實(shí)際溫度tpmax引入的不確定度

①各測(cè)溫點(diǎn)上最高實(shí)際溫度tpmax重復(fù)測(cè)量引入的不確定度u(tpmax)

將箱式電阻爐校準(zhǔn)溫度上升為1000℃時(shí)，讀取數(shù)字溫度指示儀上在最高平均值的測(cè)溫點(diǎn)的溫度值，共計(jì)20次，分別為tpm1，tpm2，…，tpm20，平均值記為tpm。測(cè)量值及計(jì)算結(jié)果如下表所示。 （單位：℃）

組數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10測(cè)量值 1005.3 1005.9 1006.6 1007.1 1007.8 1008.4 1009.1 1008.9 1008.7 1008.2組數(shù) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20測(cè)量值 1007.9 1007.6 1007.3 1006.9 1006.6 1006.3 1006.1 1005.9 1005.6 1005.4 tpm=1007.08 ℃s(tpm s )(tp=m)=∑i n=1 (tpn mi --1 tpm)2=1.20℃

②溫度校準(zhǔn)裝置（數(shù)字溫度指示儀）修正值引入的不確定度u(tx1)

根據(jù)我所向省級(jí)計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)溯源的校準(zhǔn)證書(shū)結(jié)果，數(shù)字溫度指示儀修正值的擴(kuò)展不確定度0．8℃（k=2）,標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

輸入量tpmax的合成不確定度u(tpmax)為∶

平均值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

(2)中心點(diǎn)的實(shí)際溫度tp引入的不確定度u(tp)

①中心點(diǎn)的實(shí)際溫度tp的重復(fù)測(cè)量引入的不確定度u(tpk)在箱式電阻爐校準(zhǔn)溫度為1000℃時(shí)，讀取中心點(diǎn)的溫度值,共計(jì)20次，分別為tpk1，tpk2，…，tpk20，其平均值記為tpk。測(cè)量值及計(jì)算結(jié)果如下表所示，屬A類(lèi)不確定度分量，服從正態(tài)分布。 （單位：℃）

組數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10測(cè)量值 1003.6 1004.0 1004.1 1004.4 1004.6 1004.9 1005.2 1005.4 1005.7 1006.1組數(shù) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20測(cè)量值 1006.3 1006.6 1006.8 1006.6 1007.3 1007.0 1006.7 1006.3 1005.9 1005.5 tpk=1005.67 ℃s(tpm s)(tp=m)=∑i n=1 (tpn mi --1 tpm)2=1.08 ℃

②數(shù)字溫度指示儀修正值引入的不確定度u(tpd)

根據(jù)4．1．2可知，數(shù)字溫度修正值引入的不確定度為u(tpd)=0．4℃

中心點(diǎn)的實(shí)際溫度tp的合成不確定度u(tp)為∶

平均值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：(3)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

(4)測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度

取k=2，則U=kuc=2×0．58℃=1．2℃

(5)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總表

箱式電阻爐校準(zhǔn)溫度為1000℃時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總?cè)缦卤硭荆?/p>

序不確定度的來(lái)源 類(lèi) 標(biāo)準(zhǔn)不確 靈敏號(hào)別 定度/℃ 系數(shù)1 u(tpmax) tpmax引入的不確定度u(tpmax) 0.36 1.1 u(t) tpmax重復(fù)測(cè)量引入的不確A 0.26pmax1定度 1 1.2 u(t) 溫度校準(zhǔn)裝置修正值引入B 0.4x1的不確定度2 u(tp) tp引入的不確定度u(tp) 0.46 1.1 u(t) tp的重復(fù)測(cè)量引入的不確A 0.23pk定度 -1 1.2 u(t) 溫度校準(zhǔn)裝置修正值引入B 0.4pd的不確定度

5.各測(cè)溫點(diǎn)測(cè)得的最低實(shí)際溫度與中心點(diǎn)實(shí)際溫度之差的不確定度

(1)各測(cè)溫點(diǎn)測(cè)得的最低實(shí)際溫度引入的不確定度

①各測(cè)溫點(diǎn)測(cè)得的最低實(shí)際溫度重復(fù)測(cè)量引入的不確定度

在箱式電阻爐校準(zhǔn)溫度為1000℃時(shí)，讀取數(shù)字溫度指示儀在得到最小平均值的測(cè)溫點(diǎn)上的溫度值，讀取20次，分別為為t'pm1,t'pm2,…,t'pm20，其平均值記為t'pm。測(cè)量值及計(jì)算結(jié)果如下表所示。

②數(shù)字溫度指示儀修正值引入的不確定度U(tx2)

根據(jù)4．1．2可知，數(shù)字溫度修正值引入的不確定度為U(tpd)=0．4℃

各測(cè)溫點(diǎn)測(cè)得的最低實(shí)際溫度tpmin的合成不確定u(tpmin)為：

各測(cè)溫點(diǎn)測(cè)得的最低實(shí)際溫度tp引入的不確定度u(tp)與4．2的相同：u(tp)=0．46℃；

(3)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

(5)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總表

箱式電阻爐校準(zhǔn)溫度為1000℃時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總?cè)缦卤硭荆?/p>

（單位：℃）組數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10測(cè)量值 997.6 998.5 999.3 1000.9 1001.5 902.3 1001.1 1001.4 1001.7 1002.1組數(shù) 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20測(cè)量值 1002.0 1002.9 1003.3 1003.7 1004.0 996.4 996.9 1002.7 1002.2 1001.8 t'pm=1001.81℃∑n(t′pmi-tp′m)2sS((t t′pm' p) m=)=i=1 n-1=1.60℃

平均值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：(2)各測(cè)溫點(diǎn)測(cè)得的最低實(shí)際溫度tp引入的不確定度u(tp)

(4)爐溫均勻度測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度

取k=0，則U=kuc=2×0．7 ℃=1．4 ℃；

序不確定度的來(lái)源 類(lèi) 標(biāo)準(zhǔn)不確 靈敏號(hào)別 定度/℃ 系數(shù)ci 1 u(tpmin) tpmin引入的不確定度u(tpmin) 0.54 1.1 u(tpmin1) tpmin重復(fù)測(cè)量引入的不確定度 A 0.361 1.2 u(tx2) 數(shù)字溫度指示儀修正值引入的不確定度 B 0.4 2 u(tp) tp引入的不確定度u(tp) 0.46 -1

[1]張弓．小型箱式電阻爐檢測(cè)方法分析[J]．中國(guó)計(jì)量,2012．1．

[2]武進(jìn)福．箱式電阻爐校準(zhǔn)方法探究[J]．儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量,2014．3．

[3]JJG1376-2012《箱式電阻爐校準(zhǔn)規(guī)范》．

劉穎（1986～），女，渭南市計(jì)量測(cè)試所，研究方向：計(jì)量管理和計(jì)量檢定。

(責(zé)任編輯牛玉娟）

Uncertainty Analysis of Chamber Electric Furnace Calibration Result

Liu Yin, Yu Yage
（Weinan Measurement and Testing Institute, Shanxi, 714000）

Chamber electric furnace is widely used in various industries of national economy and people's livelihood and regularly taking calibration and taking analysis of the calibration results can better guarantee the data is reliable. In this paper, combined with the experience of the daily calibration, it takes detail description of the uncertainty analysis of chamber electric furnace calibration results.

chamber electric furnace；temperature calibration；error measurement；uncertainty analysis

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