標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分析（請教）

請問標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計作為計量標(biāo)準(zhǔn)器時的標(biāo)準(zhǔn)不確定度怎么分析：
我使用的標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計為云南昆明特普瑞產(chǎn)的WZPB-2，測溫儀表為FLUKE1529。
我想請教的是用該套儀器在-180~420℃使用范圍內(nèi)的各典型點的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量？

本文在0-429.527℃溫度范圍內(nèi)以一等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計檢定二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計為例來分析標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在水三相點、鋅凝固點、錫凝固點的測量結(jié)果不確定度。

標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計是傳遞-189.3442℃~660.323℃溫度范圍內(nèi)國際溫標(biāo)的內(nèi)插儀器，0-429.527℃溫度范圍是經(jīng)常使用的溫度范圍。二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在很多企業(yè)、事業(yè)單位特別是計量、電力、熱工等行業(yè)被廣泛應(yīng)用，其準(zhǔn)確可靠甚為重要，本文以一等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計檢定二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計為例來分析標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計的測量結(jié)果不確定度。
標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計不確定度yunrun.com.cn/tech/1981.html
標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在0-429.527℃溫度范圍的檢定工作是在三個固定點中進行的，這三個固定點分別為：水三相點、錫凝固點、鋅凝固點。水三相點是國際溫度定義的固定點，其測量的電阻值即為該溫度點的測量結(jié)果；而其它固定點的測量結(jié)果是用W=f(R,Rtp)=R/Rtp表示的，與水三相點的電阻值有關(guān)，其測量結(jié)果不確定度分量與水三相點的不確定度分量是不一樣的。本文對二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計的測量結(jié)果不確定度評定分為：水三相點的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定與其它固定點的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定。

水三相點的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定
水三相點是國際溫度定義的固定點，其測量值即為其測量結(jié)果。
1、二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在水三相點測量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度
①二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在水三相點分度的復(fù)現(xiàn)性u1
二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在水三相點檢定過程中，受電測儀器噪聲的影響以及復(fù)現(xiàn)過程的不重復(fù)性，二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計的短期不穩(wěn)定性等因素，會導(dǎo)致溫度計在水三相點的不確定度，根據(jù)反復(fù)測量多支溫度計檢測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在水三相點的短期復(fù)現(xiàn)性為0.5mK，則A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1=0.5mK。

②二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在測量時的自熱影響u2
溫度計在測量時，通過的電流為1mA，通過對多支溫度計自熱的測量數(shù)據(jù)外推和不外推的結(jié)果比較與統(tǒng)計，自熱效應(yīng)引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u2=0.30mK。

2、水三相點本身引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度可分為以下三部分：
①水三相點容器本身通過比對可產(chǎn)生0.3mK的誤差，取均勻分布，則由此引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

②由一等標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計在水三相點分度可產(chǎn)生0.5mK的誤差，取均勻分布，則由此引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u4=0.29mK。
③由測量設(shè)備的擴展不確定度引起水三相點測量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u5
測量二等鉑電阻溫度計的電測設(shè)備一般是測溫電橋及配套標(biāo)準(zhǔn)電阻，電橋的不確定度，測量時標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度變化，各類電干擾以及人員讀數(shù)誤差都會影響水三相點溫度，約為0.3mK，取均勻分布，由此引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：


3、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及擴展不確定度評定
①合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及有效自由度計算
由于各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量彼此不相關(guān)，故合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

②確定擴展不確定度
確定擴展不確定度U=kuc，取k=2，U=1.4mK。

其它固定點的的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定
在確定固定點測量值時，通常使用的裝置有固定點容器，控溫定點爐，水三相點容器以及電測設(shè)備等，它們都會對測量產(chǎn)生影響，下面是鋅凝固點各因素對WZn的擴展不確定度的影響。
1、鋅凝固點的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定
①測量數(shù)學(xué)模型、靈敏系數(shù)及合成方差
根據(jù)ITS-90溫標(biāo)定義，在鋅凝固點測量結(jié)果表示為WZn，
WZn=f(RZn，Rtp)=RZn/Rtp  ---------------------公式1。公式1中：RZn為一等鉑電阻溫度計在鋅凝固點測得的電阻值；Rtp為一等鉑電阻溫度計鋅凝固點測量后用同一臺電測設(shè)備在水三相點測得的電阻值。
對公式1全微分可得
  -----------------公式2。 將公式2等式兩邊同時除以dWZn/dt，變化后可以得到：
------------------------------公式3。 公式3中，h=WZn×dWtp/dt］/［dWZn/dt］
由于鋅凝固點與水三相點的測量互不相關(guān)，其合成方差為：

靈敏系數(shù)：c1=1，c2=h=2.9

②二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在鋅凝固點測量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度
a、溫度計在鋅凝固點分度的復(fù)現(xiàn)性u1
二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在鋅凝固點檢定過程中，受電測儀器噪聲的影響以及復(fù)現(xiàn)過程的不重復(fù)性，水三相點不重復(fù)性，溫度計的短期不穩(wěn)定性等因素，會導(dǎo)致溫度計在鋅凝固點測量的不確定度，根據(jù)反復(fù)測量多支溫度計檢測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在鋅凝固點的短期復(fù)現(xiàn)性為1.8mK，則A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1=1.8mK。
b、溫度計在測量時的自熱影響u2溫度計在測量時，通過的電流為1mA，檢定結(jié)果通常不外推零電流，通過對多支溫度計自熱的測量數(shù)據(jù)外推和不外推的結(jié)果比較與統(tǒng)計，自熱效應(yīng)引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u2=0.55mK。

③由凝固點裝置帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度
a、鋅凝固點容器引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3
固定點容器所使用的純金屬中所含的雜質(zhì)，充入氣壓不準(zhǔn)以及靜壓修正量不準(zhǔn)都會對凝固點溫度產(chǎn)生影響，我們使用FLUKE公司的固定點裝置，容器是密封的，金屬不易受污染及氧化，長期穩(wěn)定性好，可以作為工作基準(zhǔn)溫度計考核容器，相差約在2mK以內(nèi)，取均勻分布，則由容器本身帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

b、由一等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u4
在二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計裝置鋅容器的使用中，用已分度的一等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計進行考核。上級檢定一等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在鋅凝固點的擴展不確定度U=4.4mK，k=2，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u4=2.2mK。
c、檢定時凝固點溫坪的影響u5
定點爐溫度設(shè)定，溫場波動，熱傳導(dǎo)等因素會對凝固點溫坪質(zhì)量產(chǎn)生1mK的影響，考慮均勻分布，由此引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為
d、由測量設(shè)備的擴展不確定度引起鋅凝固點測量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u6
測量二等鉑電阻溫度計的電測設(shè)備一般是測溫電橋及配套標(biāo)準(zhǔn)電阻，電橋的不確定度，測量時標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度變化，各類電干擾以及人員讀數(shù)誤差都會影響鋅凝固點溫度，約為0.5mK，取均勻分布，由此引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為



④由水三相點本身引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度
由于水三相點瓶中微量殘余氣體，水中雜質(zhì)、水分子中氫與氧同位素成分的影響，靜壓力修正不準(zhǔn)、分度、傳遞誤差等原因，都會引起實際的溫度與理想的水三相點溫度的偏離。水三相點本身引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度可分為以下兩部分：
a、三相點容器本身通過比對可產(chǎn)生0.3mK的誤差，取均勻分布，則由此引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

b、由一等標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計在水三相點分度可產(chǎn)生0.5mK的誤差，取均勻分布，則由此引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u8=0.29mK。
⑤合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及擴展不確定度評定
a、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及有效自由度計算由于各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量彼此不相關(guān)，故合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

b、確定擴展不確定度確定擴展不確定度U=kuc，取k=2，U=6.8mK。

2、錫凝固點的擴展不確定度評定
表1列出了二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在鋅凝固點、錫凝固點的各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量、合成不確定度及擴展不確定度。
表1    二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在鋅凝固點、在錫凝固點不確定度一覽表

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序號  不確定度分量來源ui       類別       靈敏系數(shù)        鋅凝固點ui(mK)         靈敏系數(shù)         錫凝固點ui(mK)
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1     鋅凝固點分度的復(fù)現(xiàn)性     A            c1=1             1.8                             c1=1              1.0
2     自熱效應(yīng)引起的               A            c1=1             0.55                           c1=1              0.45
3     鋅凝固點容器引起的        B             c1=1             1.2                             c1=1              0.87
4     由一等標(biāo)準(zhǔn)傳遞引起的     B            c1=1              2.2                             c1=1             1.5
5     凝固點溫坪的影響            B            c1=1             0.58                            c1=1             0.58
6     電測設(shè)備引起的               B            c1=1              0.29                           c1=1              0.29
7     水三相點容器引起的         B           c2=2.9           0.17                            c2=2.0           0.17
8     由一等標(biāo)準(zhǔn)傳遞引起的     B            c2=2.9           0.29                           c2=2.0           0.29
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9     合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度                      3.4                          2.4
10    擴展不確定度                            6.8，k=2                4.8，k=2
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作者：河南省計量科學(xué)研究院   吳勤

yunrun 發(fā)表于 2018-5-18 16:24
本文在0-429.527℃溫度范圍內(nèi)以一等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計檢定二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計為例來分析標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計 ...

辛苦，研究一下。贊！