Ⅰ級用銅-銅鎳熱電偶示值誤差不確定度評定

　　工作用銅-銅鎳熱電偶的熱電動勢是由其測量端在所需測量溫度點、參考端為0℃時的熱電動勢(以下簡稱熱電偶在各測點的熱電動勢"),與二等標準水銀溫度計在相同溫度點的溫度以及被測熱電偶的微分熱電動勢得到的;用數(shù)字萬用表可測量被測偶在各測點附近溫度點(t')的熱電動勢ea(t'),由二等標準水銀溫度計讀數(shù)可計算出實際溫度與所需測量溫度點的差值△t(△t≤0.5℃);由△t.被測熱電偶微分熱電動勢S_被(t)以及e_被(t')進--步計算出被測偶在所需測量溫度點的熱電動勢。本次測量結(jié)果不確定度評定被測對象為I級工作用銅-銅鎳熱電偶。
一、熱電偶熱電動勢測量結(jié)果不確定度評定的數(shù)學模型和靈敏系數(shù)
1.數(shù)學模型
e_被(t')=e_被(t')+S_被(t)x△t_檢
式中:e_被(t)一被測熱電偶在需測量溫度點t的熱.
電動勢;e_被(t')一被測熱電偶在檢定點附近溫度t'的.
熱電動勢;S_被(t)一被測熱電偶在某檢定點溫度t的微
分熱電動勢;△t_檢一檢定點溫度與實際溫度的差值。
△t檢=t-t'
　　式中:t一檢定點名義溫度;t'一由水銀溫度計實測溫度+水銀溫度計修正值。
2.靈敏系數(shù)
C1=?e_被(t)/?e_被(t')=1
c2=?e_被(t)/?△t檢=S_被(t)
二、輸入量的標準不確定度評定
1.輸入量e_被(t')的標準不確定度u(e_被)的評定
　　輸入量e_被(t')的標準不確定度來源于被測熱電偶測量不重復性、數(shù)字萬用表測量誤差、參考端溫度不均、油恒溫槽溫場不均，以及測量回路寄生電勢。
(1)標準不確定度u(e坡)的評定
　　輸入量e_被(t')的標準不確定度u(e_被1)源于被測熱電偶測量不重復性,采用A類方法進行評定。以-支I級工作用銅_銅鎳熱電偶在300℃點為例，重復測量10次，測量數(shù)據(jù)分別為14.8544mV.14.8544mV.14.8544mV.14.8542mV.14.8542mV.14.8542mV.14.8544mV.14.8543mV.4.8543mV.14.8543mV,則`x≈14.8543mV
 
自由度為V_被1=9.
(2)標準不確定度u(e_被2)的評定
　　輸入量e_被(t')的標準不確定度u(e_被2)由數(shù)字萬用表測量誤差引起，采用B類方法進行評定。根據(jù)數(shù)字萬用表檢定結(jié)果可得:其示值最大誤差為±(0.005%×示值+0.0035%×Um)mV。則在100℃、200℃、300℃三點最大誤差為±3.7μV.±4.0μV.4.2μV,在區(qū)間內(nèi)可以認為服從均勻分布,k=√3，則u(e_被2)分別為2.1μV.2.3μV、2.4μV。估計不可靠程度為10%,則V_被2=50。
(3)標準不確定度u(e被3)的評定
　　輸入量e_被(t')的標準不確定度u(e_被3)由參考端溫度不均引起。采用B類方法進行評定。熱電偶參考端溫度不均帶來的最大誤差為±0.1℃,在區(qū)間內(nèi)可以認為服從均勻分布,k=√3，半寬a=5.8μV,則u(e_被3)≈3.35μV,估計不可靠程度為10%,則V_被3=50。
(4)標準不確定度u(e坡)的評定
　　輸入量e_被(t')的標準不確定度u(e_被4)由油恒溫槽溫場不均引起。采用B類方法進行評定。油恒溫槽溫場在有效工作區(qū)域內(nèi)溫差小于0.2℃，在區(qū)間內(nèi)可以認為服從均勻分布,k=√3,半寬度a=5.8μV,則u(e_被4)≈3.35μV,估計不可靠程度為20%,則V_被4=12。
(5)標準不確定度u(e被s)的評定.
　　輸入量e_被(t')l的標準不確定度u(e_被5)由測量回路寄生電勢引起。采用B類方法進行評定。測量回路寄生電勢不超過±1μV,半寬度a=1μV,在區(qū)間內(nèi)可以認為服從均勻分布,k=√3,則u(e_被5)=0.6μV,估計不可靠程度為20%,則V_被5=12。
(6)輸入量e_被(t')的標準不確定度u(e威)的合成
　　輸入量e_被(t')的標準不確定度u(e_被)由分項u(e被1)~u(e_被5)合成，則標準不確定度為:
 
在此v_被分別為58、62.61。
2.輸入量S_被(t)的標準不確定度u(S_被)的評定
　　由于S_被(t)是被檢熱電偶在各測點(t)的微分熱電動勢,因此引起的誤差忽略不計。
3.輸入量△t_檢的標準不確定度u(△t_檢)的評定
　　輸入量△t_檢檢的標準不確定度u(△t_檢)來源于二等標準水銀溫度計修正值擴展不確定度.二等標準水銀溫度計估讀誤差,以及油恒溫槽溫場不均引起的誤差。
(1)標準不確定度u(Ote)的評定
　　輸入量△t_檢的標準不確定度u(△t_檢1)來源于二等標準水銀溫度計修正值擴展不確定度(分別為0.03℃、0.05℃0.06℃，置信概率9%,則標準不確定度u(△t_檢1)分別為0.01℃0.02℃0.02℃。自由度V_檢1=100
(2)標準不確定度u(Otez)的評定
　　輸入量△t_檢的標準不確定度u(△t_檢2)來源于二等標準水銀溫度計估讀誤差引起的，估讀誤差為分度值的1/10，半寬度a=0.01℃,在區(qū)間內(nèi)可以認為服從均勻分布,k=√3，u(△t_檢2)≈0.01℃估計不可靠程度為20%,則V_檢2=12。
(3)標準不確定度u(△t_檢3)的評定
　　輸入量△t_檢的標準不確定度u(△t_檢3)由油恒溫槽溫場不均引起。采用B類方法進行評定。油恒溫槽溫場在有效工作區(qū)域內(nèi)溫差小于0.2℃半寬度a=0.1℃在區(qū)間內(nèi)可以認為服從均勻分布,k=√3，u(Ota3)≈0.06℃估計不可靠程度為20%,則V_檢3=12。
(4)輸入量Ots的標準不確定度u(△t_檢)的合成
　　輸入量△t_檢的標準不確定度u(△t_檢)由分項u(△t_檢1)u(△t_檢3)合成,則標準不確定度為:
 
4.標準不確定度匯總表(如表1所示)
 
三、合成標準不確定度的評定
1.合成標準不確定度的計算
　　各輸入量間獨立不相關(guān)，則合成標準不確定度為:
u_c²=[c1u(e_被)]²+C₂u(A△t_檢)]²
2.合成標準不確定度的有效自由度的計算有效自由度為:
有效自由度為：
 
四、擴展不確定度
t分布為方便使用,Veff可近似為100,對最后結(jié)果不會有太大的影響,則
100℃U95=t95100)xuc=1984×7.1≈14.1μV(相當于03℃
200℃U95=t95(100)xuc=1.984×7.6≈15.1μV(相當于0.3℃
300℃U95=t95(100)xuc=1984×7.9≈15.7μV(相當于0.3℃
五、測量不確定度的報告與表示
工作用銅-銅鎳熱電偶在三溫度點的擴展不確定度為:
100℃U95=14.1μV(相當于0.3℃，Veff=100
200℃U95=15.1μV(相當于0.3℃，Veff=100
300℃U95=15.7μV(相當于0.3℃，Veff=100