温度变送器测量不确定度报告-实验室认证

说明：用直流标准电阻箱和FLUKE744多功能校准仪作为测量标准，评定如下： 1、标准的主要技术指标

（1）直流标准电阻箱的主要技术指标为：表1

RTD类型

测量（输出）信号范围t(℃)

-200≤t＜-50 -50≤t＜0 0≤t＜200

Pt100

200≤t＜400 400≤t＜600 600≤t＜800

±0.06 ±0.08 ±0.12

最大允许误差△（℃）

±0.01 ±0.02 ±0.04

（2）FLUKE744的主要技术指标

测量范围0~24mA,最大允许误差±（0.02%读数＋0.001 mA）

要评定的对象为Pt100分度，测量范围0~100℃，输出范围0~24mA，最大允许误差为±0.2%。 2、数学模型

ItIdIm/tmtsI0其中：

It：变送器在温度t时的测量误差；

Id：变送器的输出电流值； Im：变送器的输出量； tm：变送器的温度输入量程； ts：变送器的输入温度值； I0：变送器的输出起始电流值。 3、输入量的标准不确定度评定

3.1 输入量Id的标准不确定度评定U(Id)

输入量Id的不确定度来源主要有两部分：被测变送器的测量重复性和多功能校准

仪的测量误差。

3.1.1 测量重复性导致的标准不确定度u(Id1)

u(Id1)可以通过连续测量得到的测量列,采用A类方法进行评定，在输出量程的25%处(8mA)进行连续10次测量,得到测量8.008,8.006,8.009,8.007,8.008,8.010,8.007, 8.011,8.009,8.009mA,平均值为Id=8.0080mA，单次实验标准偏差为

s(Ii1ndiId)20.0015mA

n1任选三台同类型仪表分别在量程的25%、50%、75%附近进行重复性条件下的连续10次测量,共得到9组测量列，每组测量列分别按上述方法计算,得到单次实验标准偏差如表2所示：

测量点

25%FS 0.0015

50%FS 0.0014 0.0010 0.0010

75%FS 0.0015 0.0010 0.0011

Sj(mA)

0.0011 0.0009

1m2合成样本标准偏差Sp=由于(Si)SP/4，因此可以用Sp代Sj0.0012mA，

mj1替所有同类仪表的实验标准偏差。实际测量情况是在重复性条件下连续测量三个循环(每个测量点共次),以6次测量的平均值作为测量结果,则可以得到：

u(Id1)Sp/60.0005mA，自由度11j9×（10-1）=81。

j1m3.1.2 744多功能现场校准仪导致的标准不确定度u(Id2)

744多功能现场校准仪的最大允许误差为: u(Id2)可以采用B类方法进行评定，

±（0.02%读数＋0.001 mA）按均匀分布考虑,包含因子k=3,可靠性90%，因此, u(Id2)=（0.02%读数＋0.001 mA）/3 自由度50。 3.1.3 输入量Id的标准不确定度u(Id)

由于Id1与Id2彼此相互独立，所以u(Id)0.0005(0.02%读数+0.001mA)/3 22u4(Id) 44u(Id1)u(Id2)12因为读数为0，25%FS,50%FS,75%FS,100%FS,所以Id的标准不确定度和自由度依次为：

u(Id)--0.0011、0.0016、0.0021、0.0025、0.0029；

--50~70，取整数50。

3.2 输入量ts的标准不确定度u(ts)的评定

输入量ts的标准不确定度的评定来源主要来自标准器的示值误差、温、湿度影响和连接导线的影响可以忽略不计。用直流电阻箱作为标准器时标准不确定度u(ts)可以采用B类方法进行评定：根据直流电阻箱输出信号的大小和热电阻类型,查表1的△，按均匀分布考虑，则不确定度u(ts)=/3，见表3：

RTD类型

测量（输出）信号范围t(℃)

-200≤t＜-50 -50≤t＜0 0≤t＜200

Pt100

200≤t＜400 400≤t＜600 600≤t＜800

0.03 0.07 0.05

u(ts)（℃）

0.01 0.01 0.02

直流电阻箱检定结果的可靠性为95%，自由度按保守估计取100%，所以仪表各测量点的u(ts)=u(0)u(25)u(50)u(75)u(100)=0.02℃ 4 合成标准不确定度的评定 4.1 灵敏系数

数学模型 ItIdIm/tmtsI0 灵敏系数 c1It/Id1 c2It/tsIm/tm

4.2 标准不确定度汇总表，输入量的标准不确定度汇总于表4。

表4 标准不确定度汇总表

标准不确定度分量 不确定度来源

标准不确定度

0.0005mA

ci

1 -0.16 (mA/℃)

ciu(xi) 自由度

mA

0.0011 0.0016 0.0021 0.0025 0.0029 0.0032 0.0032 0.0032 0.0032 0.0032

u(xi)

i

50 100

u(Id)

u(Id1) u(Id2) u(ts)

测量重复性 示值误差 示值误差

0.02%读数＋0.001 mA

0.02℃ 0.02℃ 0.02℃ 0.02℃ 0.02℃

4.3 合成标准不确定度的计算

输入量Id及ts相互间彼此独立,所以合成标准不确定度可按下式得到:

uc(It)c1u(Id)c2u(ts)22，查表3代入公式各测量点的uc(It)得到，0.0034，

0.0036，0.0038，0.0041，0.0043（mA）。 4.4 合成标准不确定度的有效自由度

合成标准不确定度的有效自由度为：

effuc4(It)c1u(Id)14c2u(ts)24123~128，取整数100。

5 扩展不确定度的评定

取置信概率P=95%,按有效自由度eff查t分布表得到k95(100)=1.98,扩展不确定度U95为

U95k95uc(It)=1.98uc(It)。

6 结论

应用相应的测量仪表对配装热电阻的温度变送器进行了输出误差测量结果不确定度的评定,通过分析和评价得出了合成不确定度和扩展不确定度,其测量不确定度报告见表5。

表5 温度变送器(配热电阻)测量不确定度报告

测量点（℃）

0 25 50 75 100

输出误差（mA）

0.011 0.010 -0.011 -0.012 -0.014

扩展不确定度

包含因子

自由度

U95(mA)

0.007 0.007 0.008 0.008 0.009

k95

1.98 1.98 1.98 1.98 1.98



100 100 100 100 100

则扩展不确定度U95不大于仪表最大允许误差的1/3。