温湿度巡检仪温度示值误差校准结果的不确定度评定分析

发表时间:2020/7/21   来源:《科学与技术》2020年第7期   作者:祝立新
[导读] 利用温度二次仪表检定装置对一台较为稳定的数字温度指示调节仪,
        摘要:利用温度二次仪表检定装置对一台较为稳定的数字温度指示调节仪,在装置正常及测试条件相同的状态下在选定的温度点进行多次重复测量。在建立测量误差数学模型的基础上分析测量不确定度的来源,以求出其示值误差对应的测量结果的不确定度。
        关键字:标准不确定度 合成不确定度 扩展不确定度

        计量检定与校准的概念,是十分容易混淆,所以笔者将主要从以下几个方面对检定与校准这两个概念进行区分。首先从定义上来说,检定指的是查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序,检定包括检查、加准标记和出具检定证书。而校准指的是在规定条件下,为确定测量仪器或测量系统所指示的量值,或实物量具或参考物质所代表的量值,与对应的由标准所复现的量值之间关系定义的一组操作[2]。规定条件指的是参考条件或标准条件,由校准规范或检定规程规定。其次是从目的上进行区分,检定的目的是全面评定计量器具的计量特性及技术要求,而校准的主要目的是确定测量器具的示值误差。

1、校准方法用
        建立温湿度巡检仪槽设备温湿度校准装置,首先将水浴锅加热温度设定在被校温度点,然后将巡检仪传感器放入被检箱体内,5个测温点分别位于工作区的几何中心和四个角。各测温点到水浴锅内壁的距离为各自边长的1/10。温度传感器离搁板20 mm,待设定温度稳定后,开始测量。在30 min内,每隔3 min 测量1次,共测量11次,记录各测温点和水浴锅显示的温度值。校准条件和计量器具要求如下。
        (1)计量标准器配套设备及技术指标:环境试验设备温湿度巡检仪;测量范围:-60 ℃~200 ℃;分辨力:0.01 ℃;允差:±0.15℃;沈阳计量检定:周期1年。
        (2)环境条件:温度:(15~35)℃;温度:≤85%;无振动影响;有排水。环境试验设备温湿度巡检仪辅配一支铂电阻传感器,分辨率为0.01 ℃,测量范围为(-100~200)℃。首先进行重复性试验判断其是否符合要求。以温度30 ℃测量点为例进行精度测量10次计算重复性。10次测量值分别为30.02、30.00、30.01、30.03、30.03、30.04、30.03、30.00、30.02、30.01,平均值为30.024 ℃。计算重复性:
        (3)计量标准的稳定性考核。温湿度巡检仪设置40 ℃为核查温度点,不同日期测10个温度值(见表1),得出变化量分别为:0.08、0.07、0.08、0.06,均小于允许变化量0.09,符合要求。

2、如何提高计量检定与校准的质量
2.1提高计量器具的管理水平
进行计量工作的首要前提便是对计量器具的管理。具体来说,检定或是校准工作必须严格遵守本部门的《质量手册》或其他管理文件,其次仪器以及计量标准器的使用必须在有效期内进行。不常用的计量器具也要定期检查,以确保设备的正常运行。还要禁止使用超过有效期的计量器具。另外,还要依据不同器具的精度高低来选择不同的部门进行计量检定或校准。除此之外,计量仪器的维护以及保养工作也十分重要,这一点直接关乎到计量仪器的质量、测量准确度以及使用寿命,所以负责管理计量仪器的工作人员应该定期对计量仪器进行除尘、防锈等保养工作[3]。
2.2保证原始记录的真实性和完整性
科学性和严谨性是计量工作的两个最大特点,从最初的检定/校准工作前的准备到后来的检定/校准工作的实施,再到最后的出具证书的工作,每一项工作都不能忽视。开展计量确认、 计量检定与校准工作,最终体现在原始记录、检定/校准证书或结果通知书等记录上。笔者在日常的计量管理和计量监督工作中,发现这些记录存在一些问题,如:对出具的测量设备的检定/校准证书、结果通知书内容不规范,责任人没能发现证书问题;计量原始记录中存在数据修约问题、 缺少必要的数据处理过程和无数据处理结果。
2.3确保检定与校准的环境
环境是计量检定/校准工作的另一重要因素。计量工作的环境能够直接影响检定/校准工作的真实性与准确性。所以说,计量环境必须确保防燥性、防震性、防尘性等计量检定规程或校准规范的要求,其次,计量检定/校准的工作环境的内部管理和安全管理也十分重要。
2.4提高计量人员工作水平与思想水平
计量工作需要高素质的计量工作人员、精密先进的计量仪器、计量环境等多个要素。在以上几个因素中,高业务水平与思想水平的计量工作人员是确保计量工作的首要条件。所以,新上岗的计量工作人员应该按照相应的规章制度接受严格的培训与考核,考核合格后才能正式进行计量工作。上岗后的工作人员也要不断的接受新知识,不断更新自己的知识,以此来指导新的实践工作。其次,提高计量工作人员的思想水平以适应新时代的需要也十分重要。



3、标准不确定度的分析
        3.1 输入量的标准不确定度
        (1)测量重复性引入的标准不确定度。60 ℃,在温度平均值最高的测温点上读取11次温度值,按A类方法评定,服从正态分布[2],得到 ℃,则:0.08 ℃。
        (2)测量标准修正值引入的标准不确定度分量。60 ℃时,温湿度巡检仪修正值的扩展不确定度为0.15 ℃,k=2,则:= 0.05 ℃。
        (3)测量标准的分辨力引入的标准不确定度。温湿度巡检仪的分辨力为0.01 ℃,取半宽为0.005 ℃,按均匀分布处理,则: ℃。
        (4)的合成标准不确定度。由于测量重复性和温湿度巡检仪的分辨力引入的分量相互关联,故℃,℃。
        3.2 输入量的标准不确定度
        (1)测量重复性引入的标准不确定度。60 ℃,在温度平均值最高的测温点上读取11次温度值,按A类方法评定,得到℃,则℃。
        (2)测量标准修正值引入的标准不确定度分量。60 ℃时,温湿度巡检仪修正值的扩展不确定度为0.15 ℃,k=2,则: =0.05 ℃。
        (3)测量标准的分辨力引入的标准不确定度。温湿度巡检仪的分辨力为0.01 ℃,取半宽为0.005 ℃,按均匀分布处理,则:
        (4)的合成标准不确定度。由于测量重复性和温湿度巡检仪的分辨力引入的分量相互关联,故℃。
        3.3 合成标准不确定度
       
4、检定或校准结果的验证
        选4路温度传感器,配合温湿度记录仪和标准水银温度计,比较检定-30 ℃、0 ℃、100 ℃、200 ℃条件下的测量结果,温湿度记录仪测量值分别为:+0.02、0.00、+0.02、+0.02;标准水银温度计测量值分别为:+0.01、-0.01、+0.02、0.00;比对差值为:0.01、0.01、0.00、0.02。代入式|Y -Y 0|<[3],符合要求。
4.1 标准源法
将被校源表的输入端与标准电流源的输出端相连,把源表的表功能打开,源功能关闭。调整标准电流源输出至选定的校准点An,此时数字源表电流测量功能测得值为Ax,源表直流电压测量示值误差用公式(1)计算。
4.2 标准表法
将被校源表、数字多用表、标准电阻连接。将被校源表的源功能和表功能同时打开,调整源表的输出电流值,使数字多用表的读数至选定的校准点In或Un([Un=In×Rn]),此时数字源电流测量功能测得值Ix,源表直流电流测量示值误差用公式(1)或公示(2)计算。
4.3电阻测量示值误差
电阻测量示值误差采用标准源法。按图3所示,被校源表的输入端与标准电阻源的输出端相连接,并尽可能采用四线连接,源表的电阻测量“源”选择“自动”,调整标准电阻源输出至选定的校准点An,此时源表电阻测量功能测得值为Ax,源表直流电阻测量示值误差用公式(1)计算。

5、结语
        计量工作的检定与校准是十分复杂的,涉及到的范围也广,只有切实从提高计量器具的管理水平、保证原始记录真实性和完整性、确保检定与校准的环境、提高计量人员工作水平与思想水平这几个具体角度出发,才能更好的提高计量检定与校准的质量,提高产品生产的水平。随着我国《计量法》的修订,我国相关的计量管理模式与计量法制体系也应该不断地进行完善,不仅要与国际接轨也要与我国的具体实际相符合,不仅需要国家和政府的支持,也需要社会相关企业与每一个人民群众的支持,只有这样,最终才能实现计量检定与校准工作的真实性、有效性、精确性的有机统一。
       
参考文献
[1] JJF(辽)118-2011,电热温湿度巡检仪水浴锅校准规范[Z].2013
[2] JJF1059-2012,测量不确定度评定与表示[Z].2016
[3] 曹宏燕.分析测试中测量不确定度及评定[J].冶金分析,2015(2)
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