不同检定对工业铂热电阻检定结果的误差

摘要:采用JJG229一2010《工业铂、铜热电阻检定规程》中被检热电阻温度测量误差的测量模型,用637829个不同精度等级的电测仪器,对检定时标准铂电阻温度计使用上级证书R*tp值和自测R:值检定设备对检定结果贡献的误差进行分析研究。研究结果表明:在相同测量条件下,用上级证书R*tp值时检定设备带人检定结果的误差比自测R*tp值时要小得多,而且使用的电测仪器精度等级越低,其差别越显著。
0引言
　　工业铂热电阻是中低温区进行高精度温度测量的首选温度传感器,其检定结果的量值正确性具有重要意义。目前评判工业铂热电阻示值误差的主要技术依据是JJG229---2010《工业铂、铜热电阻检定规程》,其进一步强化了在设备和检定方法方面的限制要求(7.3.4.3注)凹;并解释了用重测R*tp值可以降低.对电测设备的要求!2。这些要求和解释可理解为标准装置使用的电测设备精度等级越低,检定时用重测R*tp值的方法有利于降低检定结果的不确定.度,或者认为这样可减小检定设备在被检示值误差中的份量。
　　在一定的条件下，判别不同检定方法优劣的重要依据是测量不确定度评定结果，而不确定度评定结果需要通过实验数据或其他办法验证其方法和结果的正确性与合理性。采用JJG229-一2010《工业铂、铜热电阻检定规程》中被检热电阻温度测量误差的测量模型,637829个不同精度等级的电测仪器，对检定时标准铂电阻温度计使用上级证书Rp值和自测R;值检定设备对检定结果贡献的误差进行分析研究。
1测量模型与验证方法
　　规程规定，工业铂热电阻的检定是将二等标准铂电阻温度计与被检热电阻同置于0℃和100℃温.度点附近的恒温槽中进行比较完成。
　　测量不确定度评定结果表明：在规程给定的条件下，用上级证书R值时的检定结果比重测二值时具有更小的不确定度，即在检定结果中引入的误差更小。该结论的正确性还需通过其他方法证明。
1.1测量模型
　　根据规程，0℃点被检热电阻温度测量误差的测量模型：
 
式中:△t0、△t100一被检热电阻在0℃、100℃时的误差值,℃;
Ri、Rh一被检热电阻在0℃、100℃点的测量值,Ω;
R^*t、R^*h一标准铂电阻在0℃、100℃点的测量值,0;
R^*tp一标准铂电阻在水三相点的测量值,Ω;
R0、R100一被检热电阻在0℃、100℃时的标称值,Ω;
Wo^s、W^s100---标准铂电阻在0℃、100℃时与水三相点温度时电阻比;
(dR/dt)t=o、(dR/dt)t=100一被检热电阻的电阻对温度的变化率,0/℃;
(dW^st/dt)t=0、(dW^st/dt)t=100---标准铂电阻的电阻比对温度的变化率。
1.2被检技术参数及允差
　　Pt100各级铂热电阻的技术参数及允许偏差见表1。
 
1.3测量标准与仪器
　　测量标准仍使用R*tp标称电阻值为25Ω的二等标准铂电阻温度计，为了分析方便取参考函数值见表2。
　　测量仪器为数字多用表,利用其四线电阻测量功能，测量范围0~200Ω,分辨力0.1mΩ,工作电流1mA,仪器允许误差见表3)。
 
2.0℃点不同检定方法在检定结果中贡献的误差
2.1重测R*tp值时不同等级仪器在检定结果中贡献的误差
　　不同等级电测仪器测量100Ω被检热电阻Ri、25Ω标准温度计的R*tp值和冰点值R*i时带来的误差根据表3计算得到,见表4。
 
　　把表4、表2、表1数据代人式(1)可计算得到不同等级测量仪器时的测量误差。
0.005级仪器时的测量误差为
△t0=±14.1mK
0.01级仪器时的测量误差为
△t0=±28.1mK
0.02级仪器时的测量误差为
△t0=±56mK
2.2用上级Rp值时不同等级仪器在检定结果中贡献的误差
　　按规程要求二等标准R*tp在周期内变化不超过U=10mK,k=2;由此得到二等标准R*tp值的变化为:△Rtp=△tdR/d=±10x25x0.00398854=±0.997mΩ,把此值与表4、表2、表1数据代人式(1)可计算得到不同等级测量仪器时带来的测量误差。
0.005级仪器时的测量误差为
△t0=±6.5mK
0.01级仪器时的测量误差为
△t0=±3.1mK
0.02级仪器时的测量误差为
△t0=±3.9mK
3.100℃点不同检定方法在检定结果中贡献的误差
3.1重测R*tp值时不同等级仪器在检定结果中贡献的误差
　　不同等级电测仪器测量被检热电阻Rh、25Ω标准100℃点R*h时带来的误差根据表3计算得到见表5。
 
　　把表5、表2、表1数据代入式(2)可计算得到不同等级测量仪器时带来的测量误差。
0.005级仪器时的测量误差为
△t100=±21.6mK
0.01级仪器时的测量误差为
△t100=±43.2mK
0.02级仪器时的测量误差为
△t100=±86.4mK
3.2用上级R*tp值时不同等级仪器在检定结果中贡献的误差
　　把△Rtp值与表5、表2、表1数据代人式(2)可计算得到用不同等级测量仪器时带来的测量误差。
0.005级仪器时的测量误差为
△t100=±10.8mK
0.01级仪器时的测量误差为
△t100=±7.2mK
0.02级仪器时的测量误差为
△t100=±0.03mK
4不同检定方法在检定结果中贡献的误差比较
　　把前面计算得到的两种检定方法在检定结果中贡献的误差汇总列于表6,从数据比较可以看出:使用
 
　　上级证书R*tp值时检定设备带人检定结果的误差比采用自测R*tp值时要小得多,而且随着使用的电测仪器精度等级的降低其差别逐渐显著。表6的数据结果与文献[3]在同样条件下采用JJF1059--2012《测量不确定度评定与表示》6-7的测量不确定度评定方法所得到的结果在变化趋势上一致。
5结束语
　　在相同的测量条件下,用上级证书R*tp值检定时设备带人检定结果的误差比采用自测R*tp值时要小得多,而且使用的电测仪器精度等级越低,其差别越显著,其变化趋势与不确定度评定的结果一致。