二等铂电阻温度计标准装置建标报告.docx
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二等铂电阻温度计标准装置建标报告
建立测量标准技术报告
标准名称
二等标准铂电阻温度计标准装置
计量技术机构
编写
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月
日
审核
年
月
日
目 次
一、测量标准概述………………………………………………（3）
二、测量标准性能………………………………………………（4）
三、构成测量标准的测量器具及配套设备……………………（5）
四、检定人员……………………………………………………（6）
五、校准（检定）环境条件……………………………………（6）
六、测量标准不确定度的评定…………………………………（7）
七、测量标准重复性…………………………………………（10）
八、测量标准稳定性…………………………………………（12）
九、测量标准不确定度的验证………………………………（14）
十、结论………………………………………………………（15）
十一、附录……………………………………………………（15）
一、测量标准概述
1、建立测量标准的目的、意义及用途
工业铂电阻温度计广泛用于温度测量，它的准确性与稳定性将直接影响其测温准确度。
为保证公司军、民品高低温试验箱温度及温度传感器测量的准确，量值统一，建立该标准装置，开展工业铂电阻/铜电阻温度计的检定工作。
2、测量标准的组成及工作原理
该套工业铂电阻/铜电阻温度计检定装置主要由二等标准铂电阻温度计、冰点槽、油槽、数字多用表、扫描开关和控制器等组成。
它是利用铂电阻电阻值随温度而变化的特性来测温的原理，冰点槽、油槽用来复现相应物质的固定点的温度。
3、检定方法
按照JJG229-1998工业铂、铜热电阻检定规程中的要求在0℃/100℃或300℃点，通过测量二等标准铂电阻与被检热电阻在各检定点的阻值，得出检定点的设定温度与实际温度偏差Δt（℃），经修正得出被检热电阻在各检定点的热电阻值，查表计算得出分度偏差，从而判定其合格与否。
测量原理如下图1：
工业铂电阻/铜电阻温度计检定装置设备组成示意图1
4、依据的检定规程
JJG229—1998工业铂、铜热电阻
二、测量标准性能
1、测量范围
0℃～419.527℃。
2、扩展不确定度
评定点：
Pt1000℃：
U0=23mK（k=2）
100℃U100=30mK（k=2）
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
二等标准铂电阻温度计
N866
2005年
（0～419.527）℃
U=（～6.8）mK
304所
2006.10.18
20069191
配套设备
数字多用表
34420A
42001317
2005年
（0～1000）Ω
±（0.006%x+0.0002%xm）
221厂
理化计量中心
2006.05.10
20060551
低电势扫描器/控制器
TZ·SC-03
A2043073
2005年
≤0.4μV
221厂
理化计量中心
2006.05.19
20060511
冰点槽
RTS-60
16499
2005年
（-60～95）℃
±0.01℃
221厂
理化计量中心
2006.05.16
20060523
油槽
HTS-300A
80001614
2002年
（95～300）℃
±0.01℃
221厂
理化计量中心
2006.05.16
20060521
兆欧表
ZC25-4
7-0803
（0～1000）MΩ
±10%
0301校准实验室
2006.07.17
20060021
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
五、校准（检定）环境条件
项目名称
要求
实 际 情 况
温度
（15～35）℃
（15～35）℃
湿度
＜80%RH
（35～75）%RH
介质
无腐蚀有害气体
无腐蚀有害气体
六、测量标准不确定度的评定
1、输出量
二等标准铂电阻温度计检定装置分别测出被检工业铂热电阻/铜热电阻温度计在0℃/100℃或300℃温度点上的电阻值Ri（t℃），查表计算得出分度偏差，从而判定其合格与否。
2、输出模型
R（t）=Ri－（dR/dt）×Δt
式中：
Ri——被检热电阻在温度ti时的电阻值（Ω）；
dR/dt——温度ti时电阻变化率（Ω/℃）。
Δt——Δt=
3、不确定度来源
3.1二等标准铂电阻温度计的分度传递引入的标准不确定度u1
3.2标准铂电阻温度计不稳定引入的标准不确定度u2
3.3电测设备引入的标准不确定度u3
3.4冰点槽和油槽不均匀温场引入的标准不确定度u4
3.5测量重复性引入的标准不确定度u5
4、标准不确定度的评定
4.1二等标准铂电阻温度计的分度传递引入的标准不确定度u1
二等标准铂电阻温度计的传递标准，其符合正态分布。
二等标准铂电阻温度计在0℃时的不确定度为0mK；100℃时的不确定度为6.8mK。
取置信水平为0.99，k=2.58。
则：
0℃：
u1=0（mK）；100℃：
u1=6.8/2.58=2.64（mK）
4.2二等标准铂电阻温度计不稳定引入的标准不确定度u2
二等标准铂电阻温度计在0℃时为6mK，100℃时为4.65mK，其符合正态分布。
取置信
水平为0.99，k=2.58
则：
0℃：
u2=6/2.58=2.32（mK）；100℃：
u2=4.65/2.58=1.80（mK）
4.3电测设备引入的标准不确定度u3
数字多用表34420A测量电阻档100Ω，测量精度为：
Δ=±（0.0060%×读数+0.0002%×量程）；二等标准铂电阻温度计阻值分别为R（0℃）=25Ω、R（100℃）=35Ω，分别代入得出0℃、100℃测量精度为：
±0.0017Ω、±0.0023Ω。
而标准电阻温度计在0℃的（dR/dt）=0.0999Ω/℃、100℃的（dR/dt）=0.0969Ω/℃
假设为均匀分布，包含因子取k=
，则：
0℃：
u3=（
）/
=9.8（mK）；100℃：
u3=（
）/
=13.7（mK）
4.4冰点槽和油槽不均匀温场引入的标准不确定度u4
冰点槽水平温差≤0.01℃，按B类评定，假设为均匀分布，区间半宽度a=5mK，
油槽水平温差为≤0.01℃，按B类评定，假设为均匀分布，区间半宽度a=5mK，包含因子取k=
，则此项的标准不确定度，
0℃u4=5/
=2.89（mK）、100℃u4=5/
=2.89（mK）
4.5测量重复性引入的标准不确定度u5
序号
Xi
Xi－
（Xi－
）2
1
24.9494
0.0015
2.25×10-6
2
24.9481
0.0002
0.04×10-6
3
24.9486
0.0007
0.49×10-6
4
24.9474
-0.0005
0.25×10-6
5
24.9468
-0.0011
1.21×10-6
6
24.9472
-0.0007
0.49×10-6
24.9479
4.73×10-6
检定点：
0℃。
取六次测量，按贝塞尔公式计算得出标准不确定度：
单位：
Ω。
则：
u5=
=
=0.397×10-3（Ω）/0.0999（Ω/℃）=4mK
检定点：
100℃。
测量6次，按贝塞尔公式计算得出标准不确定度：
单位：
Ω。
序号
Xi
Xi－
（Xi－
）2
1
34.6962
0.0012
1.44×10-6
2
34.6944
-0.0006
0.36×10-6
3
34.6935
-0.0015
2.25×10-6
4
34.6952
0.0002
0.04×10-6
5
34.6947
-0.0003
0.09×10-6
6
34.6958
0.0008
0.64×10-6
34.6950
4.82×10-6
则：
u5=
=
=0.4×10-3（Ω）/0.0969（Ω/℃）=4.1mK
5、合成标准不确定度uc
uC=（u12+u22+u32+u42）1/2
0℃时：
uC=11.2（mK）100℃时：
uC=14.9（mK）
6、扩展不确定度U
取置信概率p=0.95，查t分布表k=2则：
U=kuC、
0℃时：
U=23（mK）100℃时：
U=30（mK）
七、测量标准重复性
测量标准的重复性用实验标准偏差sn（E）表征。
选择一只工业A级铂电阻，Pt100、编号为2#，分别在0℃、100℃点重复测量n=6次，得到6个观测值Ei见下表：
测量点：
0℃单位：
Ω
序号
Ei（Ω）
Ei－
（Ei－
）2
1
99.9960
-0.0008
0.64×10-6
2
99.9979
0.0011
1.21×10-6
3
99.9961
-0.0007
0.49×10-6
4
99.9971
0.0003
0.09×10-6
5
99.9965
-0.0003
0.09×10-6
6
99.9970
0.0002
0.04×10-6
99.9968
Σ（Xi－X）2
2.87×10-6
则：
sn（E）=（2.87×10-6/5）1/2=0.0075（Ω）/0.3910（Ω/℃）=2.0（mK）
（被检铂电阻在0℃的（dR/dt）=0.3910Ω/℃）
而
2uc/3＝（7.5mK）则：
sn（E）＜2uc/3，符合标准的要求。
七、测量标准重复性
测量点：
100℃单位：
Ω
序号
Ei（Ω）
Ei－
（Ei－
）2
1
138.4872
-0.0007
0.49×10-6
2
138.4894
0.0015
2.25×10-6
3
138.4906
0.0027
7.29×10-6
4
138.4912
0.0033
10.89×10-6
5
138.4862
-0.0017
2.89×10-6
6
138.4828
-0.0051
26.01×10-6
138.4879
Σ（Xi－X）2
49.82×10-6
则：
sn（E）=（49.82×10-6/5）1/2=0.0032（Ω）/0.3790（Ω/℃）=8.4（mK）
（被检铂电阻在100℃的（dR/dt）=0.3790Ω/℃）
而
2uc/3＝（9.9mK）则：
sn（E）＜2uc/3，符合标准的要求。
八、测量标准稳定性
测量标准的稳定性用实验室标准偏差sm（E）表征，选取一只工业A级铂电阻，分度号为：
Pt100，编号：
2#，每隔3个月考核一次，每次测量n次（n=6），分别计算测量平均值
n，共考核m（m=4）个月，计算m个平均值
m，计算出
m的实验室标准偏差作为长期稳定性数据，
评定点0℃，列表如下：
单位：
Ω
序号
第一次
第二次
第三次
第四次
1
99.9962
99.9982
99.9975
99.9966
2
99.9954
99.9976
99.9962
99.9972
3
99.9959
99.9980
99.9964
99.9968
4
99.9968
99.9975
99.9970
99.9962
5
99.9957
99.9984
99.9968
99.9974
6
99.9963
99.9973
99.9975
99.9970
ni
99.9961
99.9978
99.9969
99.9969
m
99.9869
则：
Sm=〖
（
ni－
m）2/m-1〗1/2=0.0007Ω/0.3910（Ω/℃）=1.8mK＜uc（11.2mK）
本标准装置稳定性符合要求。
八、测量标准稳定性
评定点100℃，列表如下：
单位：
Ω
序号
第一次
第二次
第三次
第四次
1
138.4948
138.4968
138.4952
138.4953
2
138.4962
138.4975
138.4944
138.4962
3
138.4955
138.4983
138.4936
138.4948
4
138.4950
138.4952
138.4938
138.4955
5
138.4964
138.4967
138.4942
138.4960
6
138.4953
138.4955
138.4948
138.4952
ni
138.4955
138.4967
138.4943
138.4955
m
138.4955
则：
Sm=〖
（
ni－
m）2/m-1〗1/2=0.0007Ω/0.3790（Ω/℃）=1.8mK＜uc（14.9mK）
本标准装置稳定性符合要求。
九、测量标准不确定度的验证
该检定装置的标准不确定度评定后，对得到的合成标准不确定度uc进行验证，验证方法：
采用传递比较法。
选取一只工业A级铂电阻、编号3#，进行测量标准不确定度的验证。
选取评定点为:
0℃、100℃。
本套检定装置检定结果：
0℃：
y=R（0℃）=99.9986Ω、0302校准实验室检定结果y0=100.0061；
则：
∣y－y0∣=0.0075Ω/0.3910（Ω/℃）=19.2mK＜U[23（mK）]。
100℃：
y=R（100℃）=138.4523℃、0302校准实验室检定结果y0=138.4598Ω；
则：
∣y－y0∣=0.0075/0.3790（Ω/℃）=19.8mK＜U（30（mK））。
本检定装置的测量标准不确定度验证结果关系式成立，从而验证了uc值的合理性。
十、结论
根据对测量标准不确定度的评定和验证，本测量标准的性能符合JJG229—1998工业铂、铜热电阻检定规程的技术要求，可开展相应工业铂、铜热电阻的检定工作。
十一、附录
JJG229—1998工业铂、铜热电阻
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