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基于热电偶检定装置的误差分析
添加时间:2017-08-16

  检定装置综合了多种仪器的误差,那么检定装置的总的不确定度应该怎样估计呢?今天热电偶检定炉小编来跟大家简单先容下。

  1 热电偶检定装置的误差分析

  1·1 室温变化所引起的误差

  在计量过程中,室内温度的变化是造成测量误差的必然因素。要定量分析这种误差是很困难的,但它对测量结果有很大影响,在测量过程中是必须考虑的,其值的估计可根据具体情况来定。

  1·2 测量仪器造成的误差

  1·2·1 直流电位差计的允许基本误差e0

  规程中规定“检定Ⅱ级热电偶需配不低于0·05级,最小步进值为1μV的低电势直流电位差计。”热电偶的检定装置选用的是UJ31型低电势直流电位差计,准确度0·05级,符合热电偶检定规程,在测量电压时,室温保证在20±5℃,相对湿度≤80%的情况下,其允许基本误差符合以下计算公式:

  上式中的|e0|是允许基本误差(V),Ux是测量盘示值(V)。

  1·2·2 标准电池温度补偿盘造成的误差e1

  标准电池选用的是BC3型,经检定: 20℃时的电动势为1·01863V,因标准电池的电动势是随温度变化的,所以必须更正。具体是利用电位差计上的温度补偿盘进行修正, UJ31型直流电位差计的温度补偿范围为1·0176~1·0189V,温度补偿盘的步进值为100μV,且各示值相对与参考值1·01863V的相对误 差≤±0·005%。

  1·2·3 转换开关的寄生电动势e2

  为了实现同时检定多支热电偶的需要。在测量回路中连接多点转换开关,多点转换开关的寄生电动势应尽量小,以减小测量的附加误差,根据规程的要求,检定低价金属热电偶的多点转换开关寄生电动势应≤1μV。

  1·2·4 检流计分辩率也会带来误差,由于误差很小,可忽略不计

  1·3 热电偶的传递误差e3

  为了准确地进行量值传递,必须考虑标准偶的传递误差。本装置的标准器为二等标准铂铑10—铂热电偶,产生其误差的因素主要有以下几个方面:

  (1)高一级标准热电偶的传递误差σ1=5·7μV,这是量传过程中不可避免的。

  (2)分度时因操作影响而出现的误差σ2=2·5μV,这是操编辑所造成的。

  (3)热电偶短期稳定性误差σ3=8μV,这是由热电偶本身的特性决定的。

  (4)内插计算误差σ4,这个误差可以忽略不计。

  (5)测量仪器的误差σ5

  1·4 热电偶测量回路的寄生电动势e4

  检定方法采用双极法,在用直流电位差计测量电压时,和标准热电偶构成回路其中包括连结导线,经实际测量,得到回路的寄生电动势约为1μV。

  1·5 热电偶冷端不在零度时所引起的误差e5

  热电偶检定规程中允许在检定Ⅱ级镍铬—镍硅热电偶时,其参考端可置于室温中,但在计算检定结果时,应将其修正到0℃,由此所引起的误差约6μV。

  2 装置的误差计算及合成不确定度U的估计

  利用二等标准铂铑10—铂热电偶检定镍铬—镍硅热电偶时,规程中规定了4个检定点,其温度分别是400℃、600℃、800℃、1000℃,现以测量端温度是1000℃为例,对上述各项误差进行定量分析,各项误差均以统一单位℃表示。

  2·1 由于室温的变化所引起的误差

  这种误差如果定量地分析是非常困难的,但可以从控制室内温度的变化来着手,若将室温的变化限制在一定的范围内,就可达到消除该项误差的目的,用WJT-2型热电偶检定装置进行检定时,当将室温控制在20±5℃以内时,此项误差可以忽略,否则不能忽略。

  2·2 测量仪器的误差

  (1)直流电位差计的允许基本误差e0

  热电偶的测量端温度为1000℃,直流电位差计的测量电压为41·27μV,采用×10档量程。

  (2)由于温度补偿所造成的误差e1

  温度补偿盘的相对误差为±0·005%,所以不修正的标准电池,电动势为50μV,相当于1·25℃,由此所造成的误差e1约为25μV,相当于0·62℃。

  (3)转换开关的寄生电动势e2

  检定时所用的转换开关是SY821型,而SY821型转换开关的寄生电动势经过测试约为0·5μV,所以|e2|<0·5μV,相当于0·012℃。

  2·3 标准偶的极限误差e3

  以上大家分析了造成传递误差的因素,下面大家计算二等标准偶的极限误差,应着重指出这个误差是指对国际温标的传递误差,通常以极限误差表示。二等标准铂铑10—铂热电偶的高一级标准是一等标准热电偶,极限误差σ1=5·7μV;操作误差取两次分度允差的一半,二等标准热电偶规定两次分度之差不超过5μV,故σ2=2·5μV,短期稳定性以监督性校验为依据。二等标准热电偶的监督性校验规定不超过8μV,即σ3=8μV,内插计算误差可忽略不计, 如把热电偶的长期稳定性与均匀性控制在较小的范围内,则总误差:

  2·4 测量回路的寄生电动势e4

  由上面知:e4=1μV,相当于0·026℃

  2·5 冷端不在零度时的误差e5

  由上面可知,e5=6μV相当于0·15℃

  通过上述各项误差的定量分析,大家得到了各项误差限,由此即可确定装置的合成不确定度。

  3 结 论

  WJT-2热电偶检定装置的合成不确定度通过上面的误差分析和计算而得到,当被检定的热电偶测量端温度为1000℃时的装置合成不确定度U=0·92℃,热电偶规程中规定:工业用镍铬—镍硅热电偶的允许误差分别为:测量端温度>400℃时,Ⅰ级热电偶的允许误差为±0·4%t℃,Ⅱ级热电偶的允许误差为±0·75%t℃,所以当热电偶测量端温度为1000℃时,Ⅰ、Ⅱ级热电偶的允许误差分别为±4℃和±7·5℃,其三分之一误差分别为1·33℃和2·5℃,均大于装置的合成不确定度,所以用WJT-2型热电偶检定装置传递工业用镍铬—镍硅热电偶符合量值传递的要求。

  以上就是热电偶检定炉小编整理的内容,希翼可以帮到大家!更多相关资讯欢迎访问/


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