热电阻计量标准技术报告资料

计量标准技术报告计量标准名称 二等铝电阻温度计标准装置计量标准负责人 建标单位名称（公章） 填写日期 2016.1 TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、建立计量标准的目的 (1)\o"CurrentDocument"二、计量标准的工作原理及其组成 (1)\o"CurrentDocument"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)\o"CurrentDocument"七、计量标准的重复性试验 (5)八、计量标准的稳定性考核 (6)\o"CurrentDocument"九、检定或校准结果的测量不确定度评定 (7)\o"CurrentDocument"十、检定或校准结果的验证 (19)\o"CurrentDocument"十^一、结论 (20)\o"CurrentDocument"十二、附加说明 (20)一、建立计量标准的目的随着国民经济的快速发展，工作用热电阻在测温领域的运用，越来越广泛，为了适应社会发展的需要，满足我所的溯源需求，进一步开拓所新的业务，有必要在所建立工作用热电阻检定装置，严格按检定规程要求进行工作用热电阻的检定工作，规范检定行为。同时，我所已经具有满足工作用热电阻检定规程要求的环境条件、设施、标准仪器及配套设备，符合开展工作用热电阻检定工作的条件，具备开展工作用热电阻检定工作的能力。本检定装置的建立可覆盖测量范围在（-30〜300）℃的工作用热电阻的检定。二、计量标准的工作原理及其组成组成：1-----标准铂电阻温度计2-----被检热电阻温度计3-----恒温油槽4-----转换开关5-----电测仪器工作原理：该标准装置采用比较法进行检定，即将二等标准伯电阻温度计与热电阻同时插入冰点或恒温槽中，待温度稳定后，通过测量标准与被检的值，由标准算出实际温度，然后通过公式计算得出被检的实际值RG）。

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钻电阻温度计WZPB-2(0〜419.527)℃二等昆明大方自动控制科技有限公司150965中国测试技术研究院二年主要配套设备标准油槽DTS-300(70〜300)℃均匀性：水平温差W0.01°。垂直温差均W0.02C波动度：±0.019℃/10min泰安德图自动化仪器有限公司DY-1533山东计量院一年制冷恒温槽DTS-20(-20〜100)℃均匀性：水平温差、垂直温差均W0.01℃波动度：±0.01°/15min泰安德图自动化仪器有限公司DS20-1530山东计量院一年数字多用表2010(0-1000)Q50ppmXR+2ppmXFKEITHLEY4014562山东计量院一年热工仪表自动检定系统DTZ-01/U=0.1uVk=2泰安德图自动化仪器有限公司DZ0115117山东计量院一年绝缘电阻表ZC25-3(0-500)MW10级浙江正泰无号山东计量院4一年

四、计量标准的主要技术指标该项标准装置的主要技术指标1.二等标准钻电阻温度计准确度等级：0℃:U=55mK,k=2,100℃:U=75mK,k=22.测量范围：（0〜300）℃五、环境条件序号项目要求实际情况结 论1温度(20±5)℃22℃合格2湿度(30%-80%)RH56%RH合格5六、计量标准的量值溯源和传递框图七、计量标准的重复性试验在检定装置正常工作条件下，使用二等标准铂电阻温度计，对一支被检伯电阻，分度值Pt100,在100℃点上等精度重复测量10次，得到以下一组数据:=0.003=0.003℃试验时间测量值测量次数2016年2月23日（一）i（一9iX1138.604-0.00245.76X6.10-62138.6070.00063.6X10-63138.6100.003612.96X10-64138.605-0.00162.56X10-65138.6100.003612.96X10-66138.605-0.00141.96X10-67138.605-0.00141.96X10-68138.6080.00162.56X10-69138.602-0.004419.36X10-610138.6080.00162.56X10-6X138.6064J［一Ji66.24X10-6该标准装置测量重复性为0.003℃，小于标准装置合成标准不确定度（0.029℃）该标准装置的测量重复性符合《计量标准考核规范》的要求。注：已建计量标准，至少每年进行一次重复性试验，测得的重复性应满足检定或校准结果的测量不确定度的要求。

八、计量标准的稳定性考核在标准装置正常工作条件下，使用二等铂电阻温度计，对一支被检伯电阻，分度值Pt100,在100℃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:考核时间^测量值\测量次数\2016年1月05日2016年2月10日2016年3月15日2016年4月23日1138.5439138.5452138.5437138.54262138.5446138.5460138.5435138.54283138.5454138.5456138.5435138.54304138.5440138.5451138.5434138.54245138.5436138.5449138.5439138.54246138.5439138.5454138.5442138.54287138.5440138.5451138.5448138.54318138.5445138.5465138.5442138.54349138.5451138.5442138.5437138.544210138.5442138.5431138.5431138.5431,i138.54432138.54511138.54380138.54298变化量|ymax-ymin0.00203该标准装置测量稳定性最大差值为0.00203Q/0.379=0.005℃，小于标准装置扩展不确定度（0.058℃），该标准装置的测量稳定性符合《计量标准考核规范》的要求。注：若计量标准在使用中采用标称值或示值，则稳定性应小于计量标准的最大允许误差的绝对值；如加修正值使用，则应小于修正值的扩展不确定度。九、检定或校准结果的测量不确定度评定E.1被测对象铂热电阻Pt100。AA级（或A级、B级及C级），测量点：0℃和100℃,允许偏差见表E.1。表E.1允许偏差检定点/℃允许偏差/℃AAABC0±0.10±0.15±0.30±0.6100±0.27±0.35±0.80±1.6E.2测量标准E.2.1二等标准铝电阻温度计二等标准钻电阻温度计证书给出的参数见表E.2。表E.2表二等标准钳电阻证书给出的（及推算出的）参数tWsdWs/dt0℃0.9999680.0039898100℃1.3927270.0038700Rtp=24.8437QE.2.2电测设备HY2003A热电阻测量仪，测量范围（0〜220）Q，分辨力0.1mQ，MPE：±（0.01%读数+1.0mQ）。E.3测量方法用比较法进行测量。将二等标准铝电阻温度计与被检钻热电阻同时插入冰点和100℃的恒温槽中待温度稳定后通过测量标准与被检的值，由标准算出实际温度然后通过公式计算得出被检的实际值R'和R'。0 100E.4数学模型检定点0℃,测量误差的数学模型:Ws-W(dR/dt) (检定点0℃,测量误差的数学模型:Ws-W(dR/dt) (dWs/dt)t=0 t t=0=Dt-D*(E.1)检定点100℃,测量误差的数学模型:D=RJR―

100 (dR/dt)t=100Whs-W(dWs/dt)t t=100=D-D*hh(E.2)式中符号的含义同正文。从数学模型中可以观察到，0℃检定点的输入量有:R、R*、R*R、R*、R*iitp、Ws；100℃检定点的输入量有：R、R*、R*、Wshtp 100(dR/dt)0、(dR/dt)融、(dWs/dt)、(dWs/dt) 的不确定度很小，可以忽略不计。t t=0t t=100E.5输入量At..Ath的标准不确定度u(AtJ和u(Ath)的评定有四个主要不确定度来源：R「Rh测量重复性，插孔之间的温差，电测设备，测量电流引起的自热。E.5.1测量的重复性u(R/和u(R.2)——A类不确定度以A级铂热电阻的三组24次重复性试验为例：a)检定0℃时的合并样本标准差sp为s=r—^s2=6.14万40-4

p0J实际测量以4次测量值平均值为测量结果一. s 一 所以u(Rj1)=74=3.07俯10-4。换算成温度:八、 u(R) 3.07'10-4u(D)=——vii = =0.79mKt1 (dR/dt) 0.39083b)检定100℃时的合并样本标准差sp为s=das2=4.34万40-4

p,3iJs实际测量以4次测量值平均值为测量结果，所以u(Rh1)=节=2.17破0-4。换算成温度:10八、 u(R) 2.17'10-4u=69。u(D)= hi = =0.57mK,u=69。ii (dR/dt)0 0.37928E.5.2插孔之间的温差引入的标准不确定度u(Ati2)和u(Ath2)——B类不确定度冰点槽插孔之间的温差很小，可以忽略不计。水沸点槽插孔之间的温场均匀性不超过0.01℃；检定过程中温度波动不超过±0.02℃/10min，因标准和被检的时间常数不同，估计将有不大于0.01℃的迟滞。均服从均匀分布，k=<3。因此:0.01V2u(Et)= ——=8.16mKh2 、/3估计相对不确定度为20%，则其自由度u2=12。E.5.3电测设备引入的标准不确定度u(Ati3)和u(Ath3)——B类不确定度热电阻测量仪的测量误差是主要的不确定度来源，四端转换开关杂散电势引起的不确定度相对较小(换算成电阻，不超过±1mQ)，可以忽略不计。检定0℃时，热电阻测量仪的不确定度区间半宽为100W0.01%0.001=0.0110W在区间内可认为均匀分布，k=v3。则u(RJ=0,0=6.35破0-3换算成温度： u(Et)=6.3510-3=16.25mKi3 0.39083检定100℃时，电阻测量仪的不确定度区间半宽为138.51W0.01%0.001=0.01485W在区间内可认为是均匀分布，k=<3。则u(R)=8.57理10-3

h3换算成温度：u(Et)=8.5710-3=22.60mK

h3 0.37928换算成温度：估计相对不确定度均为10%,则其自由度u3=50。E.5.4自热引起的标准不确定度u(Ati4)和u(Ath4)——B类不确定度11电测设备供感温元件的测量电流为1mA,根据实际经验感温元件一般有约2mQ的影响。可作均匀分布处理，k=<3。则u(R)=u(儿4)=1.15^10-3换算成温度： u(Dt4)=2.95mK u(%4)=3.04mK估计相对不确定度为20%,则其自由度u4=12。E.5.5u(A[)和u(Ath)的计算由于上述四个不确定度之间相互独立，因此合成为uf=53.3uf=53.3u(Dh)=70.572+8.162+22.602+3.042=24.23mKuf=61.6TOC\o"1-5"\h\zE.6输入量D*和D*的标准不确定度u(D*)和u(D*)的评定ih i h主要有4个不确定度来源：标准伯电阻的复观性和电阻比值的周期稳定性，电测设备的测量误差，测量电流引起的自热。E.6.1二等标准铂电阻复观性引入的标准不确定度u(D*)和u(D*)——B类不确定度i1 h1按规程要求，水三相点处为U99=5mK,k=2.58；水沸点附近为U99=3.4mK,k=2.58。因此，\o"CurrentDocument"u(D*)=1.94mK；u(D*)=1.32mK。i1 h1估计相对不确定度为5%,则其自由度u*=100。1E.6.2电测设备引入的标准不确定度u(D*)和u(D*)——B类不确定度i2 h2电测设备在水三相点、冰点槽和100℃恒温槽内测量某标准铂电阻温度计和被检热电阻的电阻值见表E.3。表E.3电测设备的测量值(含允差检定结果)检定点标准铂电阻温度计R*i工业铂热电阻Ri水三相点24.8440Q冰点槽内24.8429。100.0378。100℃34.6005。138.5380。12允差检定结果如下:0.999956-0.999968修正值：Dt*= =-3.08mK测量偏差：0.999956-0.999968修正值：Dt*= =-3.08mK测量偏差：Dt=00.0039898100.0378-100.000+0.00308=0.098℃1.3927105-1.392727 =-0.426mK0.0038700Dt1000.39083138.5380-138.5055+0.00426=0.090℃0.37928R0=100.0383WR100=138.5396W**tpdWstdR* 1-R*tpR*,dR* 1_ p= (0.01%R*+0.001)-R*2R* ttp tp-t-R***tpdWstdR* 1-R*tpR*,dR* 1_ p= (0.01%R*+0.001)-R*2R* ttp tp-t-R*tp(0.01%R*+0.001)二

tp0.001?(1Ws)R*tpWs的最大误差为土t0.001?(1Wts)，估计为均匀分布，R*tpk=<3，则检定0℃时：u(Wi)=24.84290.001?(1 -)24.8440_0.001创3.2210-524.8440M324.8440v,3=1.03?10-9u(Dt*i2、1.03创0-9 1.0310-9)= = =0.000258mK(dWs/dt)00.0039898检定100℃时：u(W^)=0.001?(1USS]0.001‘0.473212824.8440<3=1.10?10-521 1.10创0-5 1.1010-5u(D*)= = =2.84mKh2 (dWs/dt) 0.0038700t t=0估计相对不确定度为10%,则其自由度u*=50。2b)R*由电测设备测量，而R*直接引用检定证书中的给出值时的不确定度评估tp巴,R*tp由于R*和R*是用不同电测设备测量的，测量误差之间互不相关，因此，dWsi tp可用方差的合成的办法得到:13温度系数：a=0.003848659℃-i,Aa=-1.89?10-6℃-1。符合A级要求。a)同一台电测设备测量R*和R*的不确定度评估i tp用同一台电测设备测量R*和R*时，测量结果具有相关性。对Ws的全微分:i tp

dR* R*.dR*(dW*)2=(l)2+(一 怔)2dR* R*.dR*(dW*)2=(l)2+(一 怔)2=tR* R*2tp tp*tp轾轾2轾(0.01%R*+0.001)+犏二粽t摩**tptptp|W桫dtt=tpD=10mK为检定周期内R的稳定性。按上述得到的是卬，测量的最大误差，可按均匀tptp分布估计，则检定0℃时：u(D*)=i2(0.0001402+(0.00999968?0.00398853》0.0039898'v3=21.06mK检定100℃时：u(D*)=

h2《0.0001802+(0.01392727?0.00398853)20.0038700'v3=28.10mK估计相对不确定度为10%,则其自由度u*=50。2E.6.3测量电流引起自热带来的标准不确定度u(D*)和u(D*)——B类不确定度i3 h3二等标准铂电阻温度计在冰点槽的检定过程中自热最大不超过4mK,可作均匀分布处理，k=73。则u(D*3)=2.31mK。检定100℃时，由于在较高温度流动介质的恒温槽中，自热影响可以忽略不计，则u(D*)=0.00mK。h3上述估计的相对不确定度为10%,则其自由度u*=50。3TOC\o"1-5"\h\zE.6.4标准铂电阻温度计W*和W*引入的标准不确定度u(D*)和u(D*)的评定0 100 i4 h4由于W*和W*是二等标准铂电阻温度计检定证书中给出的，引起温度的不确定度可以用0 100周期稳定性来评估(B类不确定度)，分别为10mK和14mK,按均匀分布估计，k=<3，则u(D*)=5.77mK,u(D*)=8.08mK。i4 h4估计相对不确定度为5%,则其自由度u*=100。4E.6.5u(D*)和u(D*)的计算i h由于上述4个不确定度之间相互独立，因此合成为Rp重新测量时的合成结果检定0℃时：u(D*)=$1.942+0.002+2.312+5.772=6.51mKu=152.3i eff14

标检定100℃时：u(Dt*)=J1.322+2.842+0.002+8.082=8.67mKu=128.6h effb)Rp直接用证书给出值时的合成结果检定0℃时：u(D*)=,1.942+21.062+2.312+5.772=22.04mK u=59.8i e^f检定100℃时：u(D*)=,1.322+28.102+0.002+8.082=29.27mKu=58.7h effE.7合成不确定度标准不确定度分量汇总见表E.4和表E.5。表E.40c测量的标准不确定度分量汇总K准不确定度u（X）i不确定度来源标准不确定度值/mK灵敏系数c1不确定度分量Ju（X）自由度u(D)116.5353.3u(DJ测量重复性0.7969u(D2)插孔间温差0.0012u(D3)电测设备误差16.2550u(D4)自热影响2.9512u(D*)i-16.51（Rt测量得到）22.04（R证书给出）152.359.8u(D*)11标准铂电阻复现性1.94100u(D*2)电测设备误差0.00（R测量得到）21.06（R证书给出）50u(D自热影响2.315015

u(D*4)标准伯电阻稳定性5.77100标表E.5100c测量的标准不确定度分量汇总£K准不确定度u（X）i不确定度来源标准不确定度值/mK灵敏系数Ci不确定度分量C.u（X）自由度u(DJ124.2361.6u(Dh1)测量重复性0.5769u(Dh2)插孔间温差8.1612u(Dh3)电测设备误差22.6050u(Dh4)自热影响3.0412u(D*)h-18.67（R测量得到）tp29.27（R证书给出）128.658.7u(D*)h1标准铂电阻复现性1.32100u(D*)h2电测设备误差2.84（Rtp测量得到）28.10（R证书给出）50u(D*)h3自热影响0.0050u(D*)h4标准伯电阻稳定性8.08100由于各不确定度分量之间相互独立。因此，不确定度合成为a)Rp由测量得到时检定0℃时：u(D)=^16.532+6.512=17.77mK u=70.6，取整为50；C0 力检定100℃时：u(D)={24.232+8.672=25.73mKu=77.7，取整为50。C100 effRp由证书直接用证书给出值时16

检定0℃时：u(D)=J16.532+22.042=27.55mK u=107.7,取整为100；C0 eff检定100℃时：u(D)=124.232+29.272=38.00mK