工作用玻璃液体温度计示值修正值不确定度分析评定

    张伟鹏 刘欢欢 丁峰元

    

    

    摘? 要：该文根据JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》和JJG 130—2011《工作用玻璃液体温度计检定规程》，对工作用玻璃液体温度计示值修正值的不确定度来源进行了分析，利用一支分度值为0.1℃，温度范围100℃～150℃的玻璃液体温度计，介绍了温度计示值修正值的不确定评定的方法，并对测量结果不确定度评定的步骤进行了详细的说明。

    关键词：温度计示值误差;不确定度评定;测量标准

    中图分类号：TB942? ? ? ? ? ? ? ? 文献标志码：A

    1 分析方法

    1.1 测量依据

    JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》

    JJG 130—2011《工作用玻璃液体温度计检定规程》。

    1.2 环境条件

    15℃～35℃。

    1.3 测量标准

    测量标准表见表1。

    表1 测量所使用的标准器及配套设备

    序号 标准器 型号 测量范围 不确定度/准确度等级/最大允许误差

    1 标准铂电阻温度计 WZPB-9 （-189～419）℃ 二等

    2 精密测温仪（标准铂电阻温度计读数设备） CF5800 （-189～419）℃ U=0.016℃，k=2

    3 恒温油槽 CJTL-35A （80～300）℃ 温度波动性：U=0.005℃，k=2

    温度均匀性：U=0.003℃，k=2

    1.4 被测对象

    玻璃液体温度计，温度范围100℃～150℃，分度值0.1℃，浸没方式为全浸，感温液体为水银。

    1.5 测量方法

    采用比较法，将标准温度计和被测温度计按规程规定的浸没方式垂直插入恒温槽中，恒温槽实际温度（以标准铂电阻温度计为准）偏离校准点不超过0.2℃，当恒温槽温度到达校准温度点后，温度计在恒定的恒温槽中要稳定10 min后方可读数。读数顺序为：标准→被测→被测→标准。按以上顺序读数4次，分别计算标准温度计和被测温度计读数的算术平均值，得到标准温度计和被测温度计的示值。

    2 数学模型

    Δt=ts+x-t

    式中：Δt—被测温度计的示值修正值（℃）;ts—标准温度计读数的平均值（℃）;x—标准温度计修正值（℃）;t—被测温度计读数的平均值（℃）。

    3 标准不确定度评定

    3.1 输入量ts的标准不确定度u（ts）

    3.1.1 输入量ts的标准不确定度分量

    精密测温仪读数分辨力引入的标准不确定度为u（ts1）

    精密测温仪分辨力为0.001℃，按均匀分布

    精密测温仪测量重复性引入的标准不确定度u（ts2）

    以110℃校准点为例，10次重复性测量数据为：109.873、109.872、109.871、109.872、109.874、109.871、109.866、109.868、109.870、109.869，单位：℃。由贝塞尔公式可知s =0.024℃，因此u（ts2）=s=0.024℃。

    精密测温仪示值误差引入的标准不确定度u（ts3）

    由校准证书可知，示值误差不确定度U=0.016℃，k=2，因此

    恒温油槽温度波动性引入的标准不确定度u（ts4）

    由校准证书可知，温度波动性不确定度U=0.005℃，k=2，因此

    恒温油槽温度均匀性引入的标准不确定度u（ts5）

    由校准证书可知，温度均匀性不确定度U=0.003℃，k=2，因此

    3.1.2 输入量的标准不确定度分量合成

    因精密测温仪重复性不确定度大于分辨力不确定度，故舍去分辨力不确定度分量，其余各分量不相关，故

    3.2 输入量的标准不确定度u（t）

    3.2.1 输入量t的标准不确定度分量

    3.2.1.1 被测温度计分辨力引入的标准不确定度u（t1）

    被测温度计分辨力为其分度值的1/10，按均匀分布，故

    3.2.1.2 被测温度计示值重复性引入的标准不確定度u（t2）

    以110℃校准点为例，10次重复性测量数据为：109.89、109.88、109.87、109.89、109.90、109.90、109.92、109.89、109.92、109.91，单位：℃。由贝塞尔公式可知s=0.0164℃，因此u（t2）=s=0.0164℃。

    3.2.1.3 被测温度计插入不垂直引入的标准不确定度u（t3）

    读数时视线应与玻璃温度计感温液柱上断面保持在同一水平面，读数装置与被检温度计不垂直会引入0.01℃的偏差，区间半宽为0.005℃，按均匀分布处理，因此

    3.2.2 输入量的标准不确定度分量合成

    因被测温度计重复性不确定度大于分辨力不确定度，故舍去分辨力不确定度分量，其余各分量不相关，因此

    4 标准不确定度分量一览表

    标准不确定度分量见表2。

    5 合成标准不确定度u（Δt）

    以上所分析的各项标准不确定度分量是互不相关的，所以合成标准不确定度为：

    6 扩展不确定度计算

    按照通常要求，取包括因子k=2，则扩展不确定度为：

    U=k·u（Δt）=0.04℃

    参考文献

    [1]江铭.工作用玻璃液体温度计修正值测量值的不确定度评定[J].计量与测试技术，2016，43（7）：81-82.

    [2]郭洪波，张慧. 工作用玻璃液体温度计测量值的不确定度评定[J].计量与测试技术，2017，44（4）：82-84.