二等铂铑10热电偶标准装置.docx

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二等铂铑10热电偶标准装置

国防计量

建立测量标准技术报告

标准名称二等铂铑10-热电偶标准装置

计量技术机构国营云南机器三厂计量处

编写鲁冀阳2010年10月21日

审核陈玉宽2010年10月21日

目次

一、测量标准概述………………………………………………

（1）

二、测量标准性能………………………………………………

（2）

三、构成测量标准的测量器具及配套设备……………………（3）

四、检定人员……………………………………………………（4）

五、校准（检定）环境条件………………………………………（4）

六、测量标准不确定度的评定…………………………………（5）

七、测量标准重复性……………………………………………（8）

八、测量标准稳定性……………………………………………（9）

九、测量标准不确定度的验证…………………………………（10）

十、结论…………………………………………………………（11）

十一、附录………………………………………………………（11）

共11页第1页

一、测量标准概述

1、建立测量标准的目的，意义及用途

温度是工厂控制热加工产品质量的参数，在我厂生产过程中，将对一些零件进行热处理和表面处理等特定工序，为确保热处理产品的质量需要对热处理温度进行精确测量，热电偶作为我厂使用最广泛的测量元件，它的准确性和稳定性将影响其测温准确度，因此建立二等铂铑10—铂热电偶标准装置是确保温度量值传递准确可靠的一项重要的工作。

2、测量标准的组成及工作原理

本装置由二等铂铑10—铂热电偶、标准装置由二等铂铑10—铂热电偶，热工仪表校验仪，管式检定炉及控温设备等组成。

本标准装置的工作原理为：

用热工仪表校验仪分别测量被测和标准热电偶在检定点附近温度点的热电势，由标准热电偶的热电动势与已知检定点的分度值及微分热电动势与已知检定点的分度值及微分电动势得到测量时实际温度与检定点的差值。

原理图如下所示：

+

热工仪表校验仪

被检1

被检2

_

3、检定方法

检定时，将被检和标准热电偶的测量端对齐，用细镍铬丝捆扎好先放入管式检定炉最高温区中心，当炉温升至检定点温度并恒温后（炉温偏离检定点≤±5℃，炉温变化＜0.2℃/min时）,由低至高通点升温检定并按：

标　　被1被2被n被n被2被1标的测量顺序，读数应迅速准确，时间间隔应相近，测量读数不应少于4次，依次测量各检定点被检热电偶的热电动势，然后通过计算得出被检热电偶，各温度点的示值误差。

4、依据的检定规程：

JJG351—1996《工作用廉金属热电偶检定规程》

共11页第2页

二、测量标准性能

主要技术指标：

该标准装置由二等铂铑10—铂热电偶，管式检定炉，炉温控制装置和热工仪表校验仪等组成。

（1）二等铂铑10—热电偶的电极直径为Φ0.5mm，新制的热电偶电极长度不小于1000mm。

使用中的不小于900mm。

（2）二等铂铑10—铂热电偶测量端温度在铜点（1084.62℃）的热电动势应满足E（tcu）=（10575±0.015）mv；

（3）长期稳定性（铜点温度热电势的年变化）不大于10μv；

（4）短期稳定性（监督性校验结果）不大于7μv；

（5）总不确定度为1.0℃。

共11页第3页

三、构成测量标准的测量器具及配套设备

测量器具

名称

型号规格

出厂编号

生产国别

厂家

研制或购

进时间

测量范围

允许误差

极限

校准（检定）

机构

校准（检定）时间

校准（检定）

证书号

二等热电偶

SΦ0.5~100mm

S10-2838

昆明大方

2010年7月

419.527~

1084.62℃

±1.0℃

省计量测试院

2010年7月25日

20110724

热工仪表校验仪

Spmk3005

S073005009

北京斯贝克

2007年9月

-200~1820℃

±0.013%

5311计量站

2010年

3月

（2010）证字第18-0075

配套设备

热电偶检定炉

WJL-30

1103

云南仪表厂

2009年07月

1300℃

20mm±0.1℃

云南仪表厂

2009年

8月

准用

油浸切换开关

WKR-61

上海天平仪器厂

84年10月

≤1μv

上海天平仪器厂

2009年

8月

准用

温度控制装置

DWK—702

上海自动化仪表六厂

88年11月

0~59999mv

0.25

上海自动化仪表厂

2010年

2月

准用

共11页第4页

四、检定人员

姓名

技术职称

从事本专

业年限

检定专业项目

检定员

证号

张俊

助技

20年

高温（热电偶）

滇考字078号

杨兰

工人

14年

高温（热电偶）

滇考字077号

五、校准（检定）环境条件

项目名称

要求

实际情况

温度

20±10℃

10±28℃

湿度

30%~80%

≤80%

共11页第5页

六、测量标准不确定度的评定

1、输出量

二等铂铑10—铂标准热电偶标准装置，给出被检热电偶在各固定点上的热电动势

2、数学模式

E被（t）＝E标（t）＋△e（t）式中：

E标（t）－二等标准热电偶证书上某检定点温度的热电动势值；

△e（t）－分度时测的被检和标准热电偶的热电势平均值的差值；

3、不确定度来源

3.1测量标准重复性引入的测量不确定度

3.2上级标准传递引入的测量不确定度

3.3二等标准热电偶引入的测量不确定度

3.4电测仪器引入的测量不确定度

3.5油浸转换开关寄生电势引入的测量不确定度

3.6检定时管式炉温度稳定性变化引入的测量不确定度

3.7参考端温度补偿测量引入的测量不确定度

4、标准不确定度评定：

4.1测量标准重复性引入的不确定度uA由于测量标准重复性结果，某测量得的实验标准偏差Sn（ｘ）＝2.7µv

则uA＝Sn（ｘ）/

＝2.7/

＝1.1µv

共11页第6页

六、测量标准不确定度的评定

4.2上级标准传递引入的测量不确定度UB1

由上级的检定证书可知，一等标准铂铑10－铂热电偶的扩展不确定度为0.6℃，按正态分布，取ｋ=3则UB1=0.6/3=0.2℃在600℃，点换算为热电动势为：

UB1=0.2×42.51=12.8µv

4.3二等标准热电偶引入的测量不确定度UB2

由二等标准铂铑10－铂热电偶的扩展不确定度为1.0℃，按正态分布，取ｋ＝3，则

UB2=1/3=0.3℃在600℃点换算为热电势为：

UB2=0.3×42.51=12.8µv

4.4电测仪器影响量引入的测量不确定度UB3

根据检定规程规定，热工仪表校验仪的最小步近值不大于1µv，按均匀分布，取ｋ=

则UB3=1/

=0.6µv

4.5油浸转换开关寄生电势引入的测量不确定度UB4

根据检定规程规定，测量回路的油浸转换开关的寄生电势为≤1µv按均匀分布，取

ｋ=

，则UB4=1/

=0.6µv

4.6检定时管式炉温温度性变化引入的测量不确定度UB5

根据检定规程规定，检定时管式炉温变化不于±0.25℃，按均匀分布，取

ｋ=

，则UB5=0.25/

=0.14℃在600℃点换算为热电势为：

UB5=0.14×42.51=6µv

4.7参考端温度温度补偿测量引入的测量不确定度UB6

检定时测量温度补偿的二等水银温度计的允许误差为±0.1℃，按均匀分布，取ｋ=

，则UB6=0.1/

=0.06℃

共11页第7页

六、测量标准不确定度的评定

在600℃点换算为热电动势为UB6=0.06×42.51＝2.5µv

5、合成标准不确定度UC=

=

=16.7µv

6、扩展不确定度U

二等铂铑10—铂标准热电偶标准装置的扩展不确定度为：

U=kuc=2×16.7=33.4µv（k=2）

在600℃点换算为温度为：

U=0.8℃（k＝2）

共11页第8页

七、测量标准重复性

在标准装置正常工作条件下,选用一只K型工业用热电偶,编号为R002在600℃温度点,经检定炉,炉温恒温后,在30min内重复测量6次,每隔5min测量一次,其测量值列表如下所示:

序号

测量值

平均值

1

24.896

24.8965

-0.0005

0.25×10-6

2

24.899

0.0025

6.25×10-6

3

24.893

-0.0035

12.25×10-6

4

24.897

0.0005

0.25×10-6

5

24.894

-0.0025

6.25×10-6

6

24.900

0.0035

12.25×10-6

所以本标准装置的重复性用观测的实验标准偏差Sn（X）表征为:

=

=0.0027mv

对于K型热电偶相当于0.06℃

即Sn=2.7µv＜2/3uc=11µv故标准重复性符合要求。

共11页第9页

八、测量标准稳定性

在标准装置正常工作条件下，选用编号为R002K型热电偶，在600℃温度点的炉温恒温后，在30min内重复测量误差温度6次，每间隔一个月测量一次，在半年内共观测到4次，各次结果测得值列表如下

时间数值

2007年4月

2007年10月

2007年11月

2008年2月

序号

测量值

测量值

测量值

测量值

1

24.896

24.900

24.893

24.896

2

24.896

24.900

24.897

24.899

3

24.899

24.899

24.895

24.893

4

24.896

24.897

24.895

24.897

5

24.898

24.900

24.896

24.894

6

24.897

24.895

24.895

24.900

24.897

24.8985

24.8952

24.8965

24.8968

0.0002

0.0017

-0.0016

-0.0003

测量标准的稳定性用实验标准偏差Sm定量表征，即计算如下：

=

=0.001mv=1μv

对于K型热电偶相当于0.02℃，即

=1μv<

=16.7μv

故符合标准稳定性要求。

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九、测量标准不确定度的验证

选用稳定性较好的K型热电偶，编号为27，用本标准装置检定后，又送356区域计量站进行检定，二者进行比较，两个标准装置检定结果列表如下：

检定点℃

356区域计量站检定结果

（修正值）

本装置检定结果

（修正值）

比对差值

300

+0.5

+1.3

-0.6

500

-0.6

-0.3

-0.3

700

-2.4

2.2

-0.2

900

-5.4

-5.5