计量标准技术报告热电偶技术报告 本文关键词：报告，热电偶，技术，计量，标准
计量标准技术报告热电偶技术报告 本文简介：计量标准技术报告计量标准名称计量标准负责人建标单位名称（公章）填写日期一等铂铑10-铂热电偶标准装置2016.2目录一、建立计量标准的目的…………………………………（1）二、计量标准的工作原理及其组成………………………（1）三、计量标准器及主要配套设备…………………………（2）四、计量标准的主要技术
计量标准技术报告热电偶技术报告 本文内容：
计
量
标
准
技
术
报
告
计量标准名称
计量标准负责人
建标单位名称（公章）
填写日期
一等铂铑10-铂热电偶标准装置
2016.2
目
录
一、
建立计量标准的目的…………………………………（
1
）
二、
计量标准的工作原理及其组成………………………（
1
）
三、
计量标准器及主要配套设备…………………………（
2
）
四、
计量标准的主要技术指标……………………………（
3
）
五、
环境条件………………………………………………（
3
）
六、
计量标准的量值溯源和传递框图……………………（
4
）
七、
计量标准的重复性试验………………………………（
5
）
八、
计量标准的稳定性考核………………………………（
6
）
九、
检定或校准结果的测量不确定度评定………………（
7
）
十、
检定或校准结果的验证………………………………（
8
）
十一、
结论………………………………………………（
9
）
十二、
附加说明…………………………………………（
9
）
一、建立计量标准的目的
为贯彻实施《计量法》，保障国家计量单位制的统一和量值传递的准确可靠，为经济和社会发展以及计量监督管理提供准确的检定数据或结果,同时，特申请故建立此项计量标准。
二、计量标准的工作原理及其组成
1.将被检廉金属热电偶和一等标准热电偶捆扎成一束，将捆扎好的热电偶正确放入检定炉中，热电偶测量端应放在检定炉最高温区中心，参考端正确放入恒温器内。按顺序由低温到高温逐点升温检定。当炉温升到检定点温度，炉温变化不超过0.2℃/min时，自标准热电偶开始依次测量各被检热电偶电动势。
2.一等铂铑10-铂热电偶标准装置由一等铂铑10-铂热电偶，热电偶检定炉，测温仪表，转换开关等组成。
三、计量标准器及主要配套设备
计
量
标
准
器
名称
型号
测量范围
不确定度
或准确度等级或最大允许误差
制造厂及
出厂编号
检定或
校准机构
检定周
期或复
校间隔
标准铂铑10-铂热电偶
铂铑10-铂
（419.527～1084.62）℃
一等
昆明大方自动控制科技有限公司S15-1-1691
中国测试技术研究院
一年
标准铂铑10-铂热电偶
S
（419.527～1084.62）℃
二等
/
山东计量院
一年
主
要
配
套
设
备
数字多用表
2010
（0-100）mV
37ppm×R+9ppm×F
KEITHLEY
4014562
中国计量科学研究院
一年
热电偶
检定炉
DTL-600
（300～1200）℃
U=0.3℃
k=2
泰安德图自动化仪器有限公司
DL615184
山东计量院
一年
热工仪表自动检定系统
DTZ-01
/
U=0.1uV
k=2
泰安德图自动化仪器有限公司
DZ0115117
山东计量院
一年
干湿温度计
TDWS-A1
（-20～40）℃
/
沧县腾达
003
济宁计量所
一年
四、计量标准的主要技术指标
1.
测量范围：
（300～1100）℃
2.
准确度等级：一等
五、环境条件
序号
项目
要求
实际情况
结论
1
温度
（20±5）℃
（20±3）℃
合格
2
湿度
≤80%RH
（30-56）％RH
合格
3
4
5
6
六、计量标准的量值溯源和传递框图
上
一
级
计
量
器
具
计量标准名称：标准铂铑-铂热电偶；
不确定度或准确度等级或最大允许误差：一等
保存机构：中国测试技术研究院
比较（或直接）测量法
本
级
计
量
器
具
计量标准名称：一等铂铑10-铂热电偶
测量范围：（300～1100）℃
不确定度或准确度等级或最大允许误差:一等
直接测量
下
一
级
计
量
器
具
计量器具名称：工作用廉金属热电偶
测量范围：(300～1100)
℃，
不确定度或准确度等级或最大允许误差：
工作用Ⅰ、Ⅱ级
七、计量标准的重复性试验
取一只稳定的工作用镍铬-镍硅热电偶，在1000℃进行重复测量，结果如下：
序号
（mV）
1
41.275
-0.001
0.000001
2
41.277
0.001
0.000001
3
41.276
0.000
0.000000
4
41.275
-0.001
0.000001
5
41.275
0.001
0.000001
6
41.277
-0.001
0.000001
7
41.275
0.001
0.000001
8
41.276
0.000
0.000000
9
41.277
-0.001
0.000001
10
41.275
-0.001
0.000001
平均值（mV）
41.276
S==0.92
uV
不大于不确定度评定中的重复性数据，符合要求。
八、计量标准的稳定性考核
取一只稳定的工作用镍铬-镍硅热电偶，在1000℃进行重复测量，结果如下：
考核时间
测量值（mV
）
测量次数
2016
年
1月
4
日
2016年
2月
8日
2016年
3月
12日
2016年
4月
16日
核查标准
/
/
/
/
1
41.275
41.276
41.277
41.277
2
41.277
41.275
41.275
41.277
3
41.276
41.275
41.276
41.275
4
41.275
41.275
41.275
41.276
5
41.275
41.276
41.275
41.276
6
41.277
41.277
41.277
41.275
7
41.275
41.275
41.273
41.276
8
41.276
41.275
41.275
41.275
9
41.277
41.276
41.277
41.277
10
41.275
41.275
41.273
41.275
41.276
41.276
41.275
41.276
0.001
允许变化量
±0.01
，小于配热电偶的温控仪表的扩展不确定度U=1.0℃
（k=2）
，故该标准装置符合要求。
九、检定或校准结果的测量不确定度评定
1、
概述
1.1测量依据：JJG351-1996《工作用廉金属热电偶检定规程》
1.2计量标准：一等标准铂铑10一铂热电偶
计量标准器及主要配套设备
计量标准器
名
称
型号
测量范围
不确定度或准确度等级或最大允许误差
一等标准铂铑10－铂热电偶
铂铑10－铂
300℃～1100℃
（0.4～0.5）℃
主要配套
设备
数字多用表
2010
（0～100）mV
U=7×10-6
k=2（1V)
热电偶检定炉
DTL-600
（0～1100）℃
60mm±0.5℃
1.3被测对象：工作用热电偶
1.4测量方法：采用比较法，将一等标准铂铑10一铂热电偶（以下简称标准偶）套上陶瓷或石英保护管与被检热电偶捆扎成，放入检定炉中进行比较，测量标准热电偶和被检热电偶的热电动势值。检定时要求实验环境温度为（23±5）℃，湿度≤80%RH。
2、数学模型
式中：
e被（t）=
e被平（t）
+(e标证
-
e标平（t））.
S被（t）/
S标（t）+
e补
（1）
式中：e被平（t）――被检热电偶在某温度点测得热电动势算平均值；
e标证――标准热电偶证书上在某温度点的热电势值；
e标平（t）――标准热电偶在某温度点测得热电动势算平均值；
S被（t），
S标（t）――被检热电偶，标准热电偶在某温度点的微分热电势率；
e补――补偿导线修正值。
3、不确定度传播率
求（1）式中各误差来源的偏导数得灵敏系数
c1
=
e被（t）/
e被平（t）=1
c2
=
e被（t）/
e标证（t）=
S被（t）/
S标（t）
c3=
e被（t）/
e标平（t）=
-S被（t）/
S标（t）
c4
=
e被（t）/
e补（t）=1
4、标准不确定度评定
4.1．1被检热电偶测量重复性引入的标准不确定度分量u11属A类分量，正态分布
在规定的环境条件下，分别在300℃，700℃和1100℃时，被检热电偶等精度测量10次，用贝塞尔公式s(yi)=，u11=s()=s(yi)/求各检测点平均值标准不确定度分量如下：
u11(300)=0.37
(μv)
u11(700)=0.41
(μv)
u11(1100)=0.97
(μv)
4.1.2被检热电偶由电测设备引入的测量结果不确定度分量属B类分量u12，均匀分布,包含因子k=
，根据34420A准确度指标,100mV档年变化量为：
±(40ppm
of
reading
+2ppm
of
range)计算得到各点不确定度分量如下：
u12(300)=
(40×10－6×12209
+2×10－6×100×1000)/=0.78
(μv)
u12(700)=
(40×10－6×29129
+2×10－6×100×1000)/=1.14
(μv)
u12(1100)=
(40×10－6×45119
+2×10－6×100×1000)/=1.48
(μv)
此分量可信度80%，v5=12
4.1.3
被检热电偶由检定炉温场不均匀引入的测量结果不确定度分量u
13属B类分量。检定时，
检定炉温场不均匀，经测试最大差值为0.2℃，换算成300℃,700℃和1100℃的热电动势值分别为8.29μv,8.38μv和7.57μv，取半宽分别为4.14μv,4.19μv和
3.78μv，按均匀分布，包含因子k=
u13(300)=
4.14/
＝2.39(μv)
u13(700)=
4.19/
＝2.42
(μv)
u13(1100)=
3.78/
＝2.18(μv)
此分量可信度80%，v5=12
4.1.4被检热电偶检定时炉温波动引入的测量结果不确定度分量u
14属B类分量，反正弦分布
检定时，每一组独立测量，炉温实际波动为0.05℃，换算成300℃,700℃和1100℃的热电动势值分别为2.07μv、2.10μv和1.89μv，取半宽分别为1.04μv、1.05μv和0.94μv，按均匀分布,包含因子k=
u14(300)=
1.04/
＝0.42(μv)
u14(700)=
1.05/
＝0.43
(μv)
u14(1100)=
0.94/
＝0.38(μv)
此分量可信度80%，v5=12
4.1.5被检热电偶由寄生电势引入的测量结果不确定度分量u15属B类分量，均匀分布,转换开关寄生电势小于0.5μv,则：
u15(300)=
u15(700)
=
u15(1100)
=0.5
/=0.29
(μv)
此分量可信度80%，v5=12
4.1.6被检热电偶由热电偶参考端温度不均引入的测量结果不确定度分量u16属B类分量，按均匀分布,包含因子k=
被校铠装偶参考端同置于一冰点器内，冰点器内温差小于0.05℃，0℃附近附加电势为1.97μv。则：
u16(300)=
u16(700)
=
u16(1100)
=
1.97
/=1.14
(μv)
此分量可信度75%，v7=8.
因此，被检热电偶测量结果标准不确定度分量u1的合成为：
4.2由标准器证书和整百度点换算引入的测量结果不确定度分量u2属B类分量，由一等标准量传数据的不确定度求得各点不确定度分量如下：
UCu=0.5℃（2.74μv）
UAl=0.4℃（2.10μv）
UZn=0.4℃（2.09μv）
k=2
由整百度点换算影响为0.29μv，则：
u2(300)
(μv)
u2(700)
(μv)
u2(1100)=
(μv)
此分量可信度100%，v5=∞
4.3标准偶测量重复性引入的标准不确定度分量u属A类分量，正态分布
在规定的环境条件下，分别在300℃，700℃和1100℃时，标准偶等精度测量10次，用贝塞尔公式s(yi)=，u3=s()=s(yi)/求各检测点平均值标准不确定度分量如下：
u3(300)=0.94
(μv)
u3(700)=0.72
(μv)
u3(1100)=0.65
(μv)
4.4补偿导线引入的测量结果不确定度分量u4属B类分量
K型补偿导线在20时℃引入的扩展不确定度为2.58μv,包含因子k
=2
则u4(300)=
u4(700)
=
u4(1100)
=
2.58/2=1.29
(μv)
此分量可信度75%，v4=8
5、合成标准不确定度
5.1、主要标准不确定度分量汇总表
300℃：
不确定
分量的值（μυ）
来源
类别
分布
灵敏系数
自由度
u1
2.83
被检偶
/
/
1
/
u
11
0.37
被检偶重复性
A
T
1
9
u
12
0.78
电测仪器
B
均匀
1
12
u
13
2.39
炉温不均匀
B
均匀
1
12
u
14
0.42
炉温波动性
B
反正弦
1
12
u
15
0.29
寄生电势
B
均匀
1
12
u
16
1.14
参考端
B
均匀
1
8
u2
2.09
标准偶证书整百度换等
B
正态
4.540
∞
u3
0.94
标准偶重复性
A
T
-4.540
9
u4
1.29
补偿导线
B
均匀
1
8
700℃：
不确定
分量的值（μυ）
来源
类别
分布
灵敏系数
自由度
u1
2.98
被检偶
/
/
1
/
u
11
0.41
被检偶重复性
A
T
1
9
u
12
1.14
电测仪器
B
均匀
1
12
u
13
2.42
炉温不均匀
B
均匀
1
12
u
14
0.43
炉温波动性
B
反正弦
1
12
u
15
0.29
寄生电势
B
均匀
1
12
u
16
1.14
参考端
B
均匀
1
8
u2
2.10
标准偶证书整百度换等
B
正态
3.979
∞
u3
0.72
标准偶重复性
A
T
-3.979
9
u4
1.29
补偿导线
B
均匀
1
8
1100℃：
不确定
分量的值（μυ）
来源
类别
分布
灵敏系数
自由度
u1
3.07
被检偶
/
/
1
/
u
11
0.97
被检偶重复性
A
T
1
9
u
12
1.48
电测仪器
B
均匀
1
12
u
13
2.18
炉温不均匀
B
均匀
1
12
u
14
0.38
炉温波动性
B
反正弦
1
12
u
15
0.29
寄生电势
B
均匀
1
12
u
16
1.14
参考端
B
均匀
1
8
u2
2.76
标准偶证书整百度换等
B
正态
3.197
∞
u3
0.65
标准偶重复性
A
T
-3.197
9
u4
1.29
补偿导线
B
均匀
1
8
5.2、合成标准不确定度计算
以上各分量彼此独立，故合成标准不确定度为
6、扩展不确定度计算
取P=0.95
k=2
300℃：
U=
k·uc(300)=2×10.86/41.45=0.5(℃)
700℃：
U=
k·uc(700)=2×9.41/41.90
=0.4(℃)
1100℃：
U=
k·uc(1100)=2×9.66/37.85=0.5(℃)
7、检测能力
CMC表示：（300～1100）℃
U
=（0.4～0.5）℃
k=2
10、
检定或校准结果的验证
采用比对法验证，选用编号为S15-1-1691的一等标准热电偶为标准,在600℃点测量1号K型铠装热电偶的热电势值，同时送所和计量所检定，将三次检定结果进行比对。所测量结果的方差接近于各实验室的平均方差，这三个实验室的计量标准具有相同准确度等级，得到一组数据，结果如下表：
测量值
检定结果（mV）
检定结果（mV）
检定结果（mV）
测量值y
（mV）
y1
=24.849
y2=24.850
y3=24.855
不确定度U
U1
=0.5
U2
=0.5
U3
=0.4
=（y1+y2
+
y3）/3=24.851（mV）
0.29
因为0.002<0.29
所以满足
，该标准装置的不确定度评定结果得到验证
十一、结论
该计量标准经重复性试验、稳定性考核及测量不确定度评定，符合国家计量标准考核规范的要求，可作为标准装置开展热电偶的检定工作。
十二、附加说明
1.
JJF1059.1－2012
《测量不确定度的评定与表示》
2.
JJG351-1996《工作用廉金属热电偶检定规程》
3.
JJG141-2000《工作用贵金属热电偶检定规程》