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浅谈工业热电偶检定装置的误差分析字体大小：大 | 中 | 小 2006-11-07 13:21 - 阅读：396 - 评论：0 浅谈工业热电偶检定装置的误差分析摘 要：文章介绍了在进行工业热电偶检定时的系统误差组成，以及误差的来源，同时对各误差进行系统分析和统计计算。检定装置的总的不确定度应该怎样分析，文章将围绕这个问题作以简要的讨论。关键词：工业热电偶 误差分析 合成不确定度在工业热电偶的检定规程JJG351-1996中，对工业热电偶的检定装置及配套仪器都有明确的技术性能及不确定度要求，而检定过程中检定装置是由多种测试仪器组成的，我们单位采用的工业热电偶的检定装置是由BWK-702控温装置，一等铂铑10铂标准热电偶、管式检定炉、UJ51直流电位差计、B4-65转换开关、AC15-4检流计、BC8型标准电池及其他辅助设备组成的。 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检定过程中，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，当温度波动很大时，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“检定级热电偶需配不低于0.02级的低电势直流电位差计。”热电偶的检定装置选用的是UJ51型低电势直流电位差计，准确度0.01级。符合热电偶检定规程，在测量电压时，室温保证在205，相对湿度80的情况下，其允许基本误差符合以下计算公式：|e0|10-610-4 Ux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BC8型，经检定：20时的电动势为1.018650V，因标准电池的电动势是随温度变化的，所以必须修正。具体利用电位差计上的温度补偿盘进行修正，UJ51型直流电位差计的温度补偿范围为1.018001.01900V，温度补偿盘的步进值为10V，且各示值相对与参考值1.018650V的相对误差0.001。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，检定廉价金属热电偶的多点转换开关寄生电动势应0.50V。1.2.4 检流计分辨率也会带来误差，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，必须分析标准偶的传递误差。本装置的标准器为一等标准铂铑10铂热电偶，产生其误差的因素主要有以下几个方面：铂铑10铂标准热电偶组的传递误差12.0V，这是量传过程中不可避免的。分度时因操作影响而出现的误差22.5V，这是操作者所造成的。热电偶短期稳定性误差38.0V，这是由热电偶本身的特性决定的。内插计算误差4，这个误差可以忽略不计。测量仪器的误差5，以上的误差分析均含有仪器的误差。1.4 热电偶测量会里的寄生电动势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接导线，经实际测量，得到回路的寄生电动势均为0.50V。1.5 热电偶冷端不在摄氏零度时所引起的误差e5热电偶检定规程中允许在检定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5.00V。2 装置的误差计算及合成不确定度U的估计利用一等铂铑10铂热电偶检定级镍铬镍硅热电偶时，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BWK-702型热电偶检定装置进行检定时，当将室温控制在205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76.725V，由前可知计算公式：|e0|10-610-4 Ux。式中Ux41.27mV41.2710-3V|e0|（10-610-4 76.72510-3）V 8.672510-6V8.6725V，相当于0.2，因为1相当于0.039mV。由于温度补偿所造成的误差e1温度补偿盘的相对误差为0.001，所以不修正的标准电池电动势为10V，相当于0.3，由此所造成的误差e1约为5.00V，相当于0.120。转换开关的寄生电动势e2检定时所用的转换开关是B4-65型，而B4-65型转换开关的寄生电动势经过测试约为0.10V，所以|e2|0.100V，相当于0.002。2.3 标准偶的极限误差e3以上我们分析了造成传递误差的因素，下面我们计算一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。检定一等标准铂铑10铂热电偶用的是一等铂铑10铂热电偶标准组，极限误差12.0V；操作误差取两次分度允差的一半，一等标准热电偶规定两次分度之差不超过5V，故22.5V，短期稳定性以监督性校验为依据。一等标准热电偶的监督性校验规定不超过8V ，即38.0V，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：，相当于0. 220 。2.4 测量回路的寄生电动势e4由上面知：e40.5V，相当于0. 012 。2.5 冷端不在零度时的误差e5由上面知：e55V，相当于0. 120 。2.6扩展不确定度的计算通过上述各项误差的定量分析，我们得到了各项误差限，由此即可确定装置的合成不确定度Uc，采用方和根法计算：U99=3Uc=30.34=1.02 。3 结 论BWK-702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U0.34，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