2005年高考江苏省数学试题

计 量 标 准 技 术 报 告

计量标准名称 二等热电偶检定装置

计 量 标 准 负 责 人 王 海 军

建标单位名称（公章） 宁夏庆华煤化集团有限公司

填 写 日 期 2012年2月1日

目 录

一、 计量标准的工作原理及其组成--------------------------------------------（1） 二、 选用的 计量标准器及主要配套设备-------------------------------------（2） 三、 计量标准的主要技术指标--------------------------------------------------（3） 四、 环境条件-----------------------------------------------------------------------（3） 五、 计量标准的量值溯源和传递框图-----------------------------------------（4） 六、 计量标准的测量重复性考核-----------------------------------------------（5） 七、 计量标准的稳定性考核-----------------------------------------------------（6） 八、 测量不确定度评定-----------------------------------------------------------（7） 九、 计量标准的测量不确定度验证--------------------------------------------（8） 十、 结论-----------------------------------------------------------------------------（9） 十一、 附加说明------------------------------------------------------------------（10）

一、计量标准的工作原理及组成 二等铂铑10-铂热电偶标准装置由二等铂铑10-铂热电偶、数字多用表、热电偶检定炉、冰点器、微机检定装置组成。 标准装置工作原理简图 采用比较法，将被检热电偶与标准热电偶捆扎成一束放入检定炉中，热电偶的测量端应处于管式炉的最高温区中心，标准偶应与管式炉轴线位置一致。然后由低温向高温逐点升温检定。待炉温升到检定点温度且稳定后，由标准热电偶开始依次测的各被检偶的热电动势，根据二者之间的示值误差来判定被检热电偶合格与否。 14235 1 – 管式炉 2 – 低电势扫描开关 3 – 数字多用表 4 – 被检热电偶 5 – 标准热电偶

二、选用的计量标准器及主要配套设备 不确定度或 计量标准器 二等铂铑10-铂 热电偶 名 称 型 号 测量范围 准确度等级或 最大允许误差 制造厂及 出厂编号 检 定 证书号 WRPB-2 （300~1300）℃ 二等 昆明大方 RG20110 02143 MPE：±数字多用表 2000 S) (0.005%RD+0.0035%F. 美国吉时利 1293505 DX2011 051038 热电偶检定炉 KRJ-600 （0~1300）℃ 工作区域最大温差： 1.0℃ 泰安0306009 微机检定控温 主要配套设备 系统 KC8051-C 300~1200℃ 0.05 上海康创 / 冰点器 / / / 湖州神立 /

三、计量标准的主要技术指标 该项标准装置的主要技术指标 1. 二等铂铑10-铂热电偶：S型，准确度等级：二等 2. 数字多用表：MPE：±(0.005%RD+0.0035%F.S) 3.热电偶检定炉：长度：600mm，加热管：40mm，均匀温场长度：±30mm， 半径：14mm的区域内任意两点范围的温度差为1.0℃。 四、环境条件 项 目 要 求 实际情况 结 论 温 度 (20±5)℃ 22℃ 符合要求 湿 度 ≤80%RH 55%RH 符合要求

五、计量标准的量值溯源和传递框图 上 级 计 量 器 具 一等铂铑10-铂热电偶 一 等 宁夏计量测试院 比 较 法 本 单 位 计 量 器 具 下 一 级 计 量 器 具 二等铂铑10-铂热电偶 （300~1300）℃ 二 等 比 较 法 工作用廉金属热电偶 （300~1300）℃ 工作用Ⅱ级

六、计量标准的测量重复性考核 在标准装置正常工作条件下，使用一支二等铂铑10-铂热电偶，测量范围（300~1300）℃，对被检 一支工作用廉金属热电偶测量范围（300~1300）℃， k型热电偶，在600℃点上等精度重复测量10次，得到以下一组数据： （mV） 次 数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 测量值（mV） 24.884 24.878 24.871 24.870 24.887 24.880 24.875 24.881 24.875 24.877 xix xix 2-0.0062 -0.0002 -0.0068 -0.0078 -0.0092 -0.0022 -0.0028 -0.0032 -0.0028 -0.0008 24.8778 0.00003844 0.00000004 0.00004624 0.00006084 0.000084 0.0000484 0.00000784 0.00001024 0.00000784 0.000000 x （xS = i1ni2x）n1 = 0.00539mV=5.39μV ∵S = 5.39μV，小于标准装置合成标准不确定度（21.41μV）, ∴该标准装置的测量重复性考核符合JJF1033-2001«计量标准考核规范»的要求。

七、计量标准的稳定性考核 在标准装置正常工作条件下，使用一支二等铂铑10-铂热电偶，测量范围（300~1300）℃，对一支被检工作用廉金属热电偶，测量范围（300~1300）℃，在400℃点上等精度重复测量10次，每月测量一次，连续测量4月，得到以下一组数据： （mV） 次数/日期 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平均值 最大差值 ∵该标准装置测量稳定性最大差值为32.8μV，小于标准装置扩展不确定度42.82μV, ∴该标准装置的测量稳定性考核符合JJF1033-2001«计量标准考核规范»的要求。 9月 24.9 24.950 24.970 24.952 24.950 24.950 24.9 24.9 24.960 24.970 24.957 10月 25.004 25.005 24.962 24.950 24.940 24.9 24.962 25.004 24.9 25.005 24.9773 0.0328 11月 24.962 24.9 24.966 24.960 24.980 24.988 24.966 25.015 24.958 24.958 24.9818 12月 24.990 24.971 24.974 24.974 24.992 24.994 24.992 24.971 24.997 24.906 24.9665

八、测量不确定度评定 1. 概述 依据JJG351-1996《工作用廉金属热电偶检定规程》和JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》，按照双极法进行测量，以二等铂铑10-铂热电偶作为标准器，测量对象为Ⅱ级(300~1300) ℃工作用廉金属热电偶,在800℃测量点对被测仪表示值误差的不确定度进行评定。 2. 数学模型 e= e被(t)+e标(t)e标(t)S被(t) -e分 S标(t)式中： e——被检热电偶在检定点温度（t℃）的误差； e被(t)——被检热电偶在检定点温度附近（t′℃）的热电动势； e标(t)——标准热电偶在检定点温度（t℃）的热电动势； e标(t)——标准热电偶在检定点温度附近（t′℃）的热电动势； S标(t)——标准热电偶在检定点温度的微分电动势； S被(t)——被检热电偶在检定点温度的微分电动势 e分 ——被检热电偶在检定点温度（t℃）时分度表查得的热电动势值。 3. 不确定度来源及分析 3.1由e被(t)引入的不确定度 来源主要有四部分：被检热电偶的测量重复性、电测仪表的测量误差、检定炉温场不均匀和热电偶参考端温度不均匀。 3.1.1测量重复性引入的标准不确定度u(e被1) 在相同条件下，对同一支被检热电偶在800℃点作等精度多次检定。数据如下表所示： 次 数 1 2 3 4 5 测量值（mV） 33.247 33.249 33.251 33.253 33.250 xix xix 2 0.003 -0.001 -0.001 -0.003 0 0.000009 0.000001 0.000001 0.000009 0

6 33.248 -0.002 0.000004 7 33.247 -0.003 0.000009 8 33.250 0 0 9 33.252 0.002 0.000004 10 33.251 0.001 0.000001 x 33.250 n（xix）2S = i1n1 = 0.0029mV u(e被1) = 0.0029 mV =2.9μV 3.1.2由电测仪表的测量误差引入的标准不确定度u(e被2) 电测仪表为数字多用表，以年变化率表示其示值误差： ±（0.005%×示值+0.0035%×量程），以K分度800℃为例， 其最大误差为±（0.005%×33.275+0.0035%×100.000）=±0.0052mV=±5.2μV， 服从均匀分布，包含因子k=3，半宽度a=5.2μV。 u(e被2)=5.2/k=3μV 3.1.3检定炉温场不均匀引入的标准不确定度u(e被3) 检定炉温场最大允许温差为1℃,折合电量约为40μV，半宽为20μV，服从均匀分布，包含因子k=3，因此， u(e被3)=203=11.55μV。 3.1.4 热电偶参考端温度不均匀引入的标准不确定度u(e被4) 热电偶参考端温度测量不准确,估计为±0.2℃,折合电量引入的最大误差为±8.0μV，半宽为8μV，服从均匀分布，包含因子k=3， u(e8.0被4)=3=4.62μV。

3.1.5 由e被(t)引入的标准不确定度u(e被)的合成 2222 = 13.12μV u(e被)= u（e被1）u（e被2）u（e被3）u（e被4）3.2 由e标(t)引入的不确定度： 不确定度主要来源于二等标准偶分度值的不确定度和二等偶的年不稳定性 3.2.1 二等标准偶分度值的不确定度u(e标1) 二等偶在铜点、铝点、锌点的标准不确定度分别为2.6μV、2.4 μV、2.4 μV， 由此可推出800℃的标准不确定度为2.6μV。 u(e标1)= 2.6μV 3.2.2 由二等偶的年不稳定性引入的标准不确定度u(e标2) 二等铂铑10-铂热电偶的年变化为±10uV，服从正态分布，k=3，半宽度为10μV，因此 u(e标2) = 10 = 3.33μV 33.2.3由e标(t)引入的标准不确定度u(e标)的合成 22u(e标)= u（e标1）u（e标2） = 4.2μV 3.3 由e标(t)引入的不确定度 不确定度主要来源于二等标准偶测量重复性、电测仪表的测量误差和参考端温度不均匀。 1) 3.3.1二等标准偶测量重复性引入的标准不确定度u(e标在相同条件下，对同一支标准热电偶在800℃点作等精度多次检定。数据如下表所示： 次 数 1 2 3 4 5 6 测量值（mV） 7.338 7.338 7.339 7.339 7.337 7.338 xix 0 xix 0 20.001 0 -0.001 0.001 0 0.000001 0 0.000001 0.000001 0

7 8 9 10 7.338 7.337 7.340 7.338 0 -0.001 0.002 0 7.338 0 0.000001 0.000004 0 x （xS = i1ni2x）n1 = 0.0009 mV 1) = 0.0009mV =0.9μV u(e被2) 3.3.2电测仪表的测量误差引入的标准不确定度u(e标数字多用表的最大误差为±（0.005%×7.345+0.0035%×100.000） =±0.0039mV=±3.9μV， 服从均匀分布，包含因子k=3，半宽度a=3.9 μV。 2)= 3.9/k = 3.9/3= 2.3μV u(e被3) 3.3.3二等偶参考端温度不均匀引入的标准不确定度u(e标 二等偶参考端温度测量不准确估计为±0.2℃,折合电量引入的最大误差为±2.0μV，半宽为2μV，3)= 2/3= 1.15 μV 服从均匀分布，包含因子k=3， u(e标)的合成 3.3.4由e标(t)引入的标准不确定度u(e标222)= u（1）2）3） =2.72μV u(e标e标u（e标u（e标3.4 由S标(t)、S被(t)引入的标准不确定度数值很小，可以忽略不计。 3.5 由于e分为分度表查得数据，引入的标准不确定度数值很小，可以忽略不计。 4、合成标准不确定度 4.1灵敏系数 C1= e(t)/e被(t)=1 C2=e(t)/e标(t)= S被 = 3.38 （t）/S标（t） C2=e(t)/e标(t)= -S被 =-3.38 （t）/S标（t）4.2合成标准不确定度的计算 u2C） =c1u（e被）c2u（e标）c3u（e标C222u =21.41μV =42.82μV k= 2 (换算 温度为1.02℃)

5 .扩展不确定度的表示 扩展不确定度U =k·uC

九、计量标准的测量不确定度验证 使用该标准装置和外单位另一套同等级的标准装置分别对同一支热电偶进行检定，所得各被检点修正值的数据如下所示： 检定点℃ 本标准装置检定结果mV 16.485 外单位标准装置 检定结果mV 16.471 差值mV 400 0.014 600 24.990 24.977 0.013 800 33.301 33.283 0.018 最大差值mV ∵最大差值为18μV < 2U （60.55μV） 0.018 ∴该标准装置的测量不确定度的验证符合JJF1033-2001《计量标准考核规范》的要求。

十、结 论 按照双极法进行测量，以二等铂铑10-铂热电偶作为标准器，测量对象为Ⅱ级K型(300~1300) ℃工作用廉金属热电偶,在800℃测量点被测仪表示值误差的扩展不确定度为42.82μV k=2, 并得以验证,其重复性、稳定性考核均符合«计量标准考核规范»的要求，本检定装置可以开展（300~1300）℃范围的Ⅱ级工作廉金属热电偶的检定工作。 十一、附加说明