浅谈数字式温湿度计示值误差的测量不确定度评定

发表时间:2021/5/28   来源:《基层建设》2020年第30期   作者:姚惠杰 严海龙 施利新
[导读] 摘要:依据JJG(浙)76-2004《数字温度计检定规程》和JJG(浙)77-2004《数字温度计检定规程》的要求,对数字温湿度计的温度及湿度的测量结果不确定度进行评定。
        浙江省长兴县质量技术监督检测中心  浙江长兴  313100
        摘要:依据JJG(浙)76-2004《数字温度计检定规程》和JJG(浙)77-2004《数字温度计检定规程》的要求,对数字温湿度计的温度及湿度的测量结果不确定度进行评定。
        关键词:数字温湿度计;比对;不确定度
        1  温度校准结果的测量不确定度
        1.1测量过程
        依据规程规定的检定方法,将精密露点仪的露点和温度探头及被检数字式温湿度计一起置于温湿度检定箱中,由露点仪(温度部分)测量温度标准值,读出被检数字温湿度计的温度示值,即为测量值。
        1.2数学模型
        ΔT=T-TS
        =T-(TB +d1)
        =T-TB-d1
        1.3灵敏度系数
        1.3.1温度示值误差的灵敏度系数
        c1 =ΔT/T  = 1
        c2 =ΔT/TB=-1
        c3 =ΔT/d1=-1
        1.4标准不确定度评定
        1.4.1输入量的标准不确定度评定
        1)被检温湿度计测量重复性引入的标准不确 定度u(T1)
        被检温湿度计测量重复性引入的标准不确定度u(T1)各校准点进行10次测量,所示:
        表1
       
        温度为10℃,得到实验标准差为s1= 0.05 (℃),则:
        u(T11)=O.O5(℃)
        温度为20℃:得到实验标准差为s2= 0.04(℃),则:
        u(T12)=O.O4(℃)
        温度为30℃:得到实验标准差为s3= 0.05 (℃),则:
        u(T13)=O.O5(℃)
        2)温湿度计示值分辨率引入的标准不确定度u(T2)
        被检温湿度计的分辨力为0.1℃,半宽a/2=0.05%RH,k=其标准不确定度
        u(T2)=0.05/= 0.03℃
        由于u(T1)均大于u(T2),故取u(T1)即测量重复性作为输入量T的标准不确定度。
        15℃:u(T )=0.05℃
        20℃:u(T )=0.04℃
        30℃:u(T )=0.05℃
        1.4.2输入量n的标准不确定度
        1)精密露点仪示值误差引入的标准不确定度 u(TBI)
        精密露点仪其温度最大允许误差为±0.1℃,k=有,则
        u(TBI)=0.1/=0.06℃
        2)温湿度箱引入的标准不确定度u(TB2)
        a.温湿度检定箱温度均匀度引入的标准不确定度u(TB21)
        温湿度检定箱温度均匀度为0.3℃,包含因子k=,当
        u(TB21)=≈0.17℃
        b.温湿度检定箱波动度引入的标准不确定度(TB22)
        温湿度检定箱温度波动度为±0.2℃,取包含因子k=,则
        u(TB21)=≈0.12℃
        1.4.3合成不确定度
        以上各输入量彼此相互独立,合成标准不确定度为:
        10℃时,uc1==0.22℃
        20℃时,uc2==0.22℃
        30℃时,uc3==0.22℃
        则其扩展不确定度如别为:
        U1 =kuc1 = 0.4℃
        U2 =kuc2 = 0.4℃
        U3 =kuc3 = 0.4℃
        2 湿度校准结果的测量不确定度
        2.1测量过程
        将被检数字温湿度计和标准温度计、标准露点 仪放入温湿度检定箱内,由露点仪和温度计的示值计算得出的相对湿度值作为湿度标准值,读出被检数字温湿度计的湿度示值,即为测量值。
        2.2数学模型
        ΔH=H–Hs
        2.3灵敏度系数
        2.3.1相对湿度示值误差的灵敏度系数
        c'1=ΔH/H  = 1
        c'2=ΔH/HS= -1
        2.4输入量的标准不确定度u(H)评定
        2.4.1输入量H的标准不确定度
        1)被检温湿度计测量重复性引入的标准不确定度u(H1)
        被检温湿度计测量重复性引入的标准不确定度u(H1)各校准点进行10次测量,所示:
       
        相对湿度为40%RH:得到实验标准差为S1=0.05(%RH),则:
        u(H11)=0.05(%RH)
        相对湿度为60%RH得到实验标准差为S2 = 0.06(%RH),则:
        u(H12)=0.06(%RH)
        相对湿度为80%RH:得到实验标准差为S3 = 0.05(%RH),则:
        u(H13)==O.O5(%RH)
        2)温湿度计示值分辨率引入的标准不确定度u(H2)
        被检温湿度计的分辨力为0.1%RH,k=,其标准不确定度
        u(H2)==0.05/= 0.03%RH 由于u(H1)均大于u(H2),故取u(H1)即测量 重复性作为输入量H的标准不确定度。
        40%RH:u(H)=0.05%RH
        60%RH:u(H)=0.06%RH
        80%RH:u(H)=0.05%RH
        2.4.2输入量HB的标准不确定度
        1)精密露点仪示值误差引人的标准不确定度u(HB1)
        由精密露点仪说明书可知,其露点温度精度为±0.2℃DP,则k=
        相对湿度为40% RH(0.2℃DP)约0. 57%RH
        u(HB11)==0.32%RH
        相对湿度为 60%RH(0.2℃DP)约 0.82%RH:
        u(HB12)==0.47%RH
        相对湿度为 80% RH(0.2℃DP)约 1. 02%RH:
        u(HB13)==0.59%RH
        2)温湿度箱引入的标准不确定度u(HB21)
        a.温湿度检定箱湿度均匀度引入的标准不确定度u(HB21)
        温湿度检定箱湿度均匀度为1.0%RH,则k=
        u(HB21)=≈0.58%RH
        b.温湿度检定箱波动度引入的标准不确定度 u(HB22)
        温湿度检定箱湿度波动度为0.8%RH,则k=
        u(HB22)=≈0.46%RH
        2. 4.3合成不确定度
        以上各输入量彼此相互独立,合成标准不确定度为
        其扩展不确定度分别为:
        40%RH时,uc1==0.81%RH
        60%RH时,uc2==0.88%RH
        80%RH时,uc3==0.95%RH
        则其扩展不确定度如别为:
        U1 =kuc1 = 1.6 %RH
        U2 =kuc2 = 1.7 %RH
        U3 =kuc3 = 1.9 %RH
        【作者简介格式】
        姓名:姚惠杰,出生年月:1982-01-31,性别:男,民族:汉族,籍贯:浙江长兴,工作单位:浙江省长兴县质量技术监督检测中心,职位:检定员,职称:工程师,研究方向:计量 联系电话:18757287879,通信地址:浙江省长兴县县前东街508号
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