2023年01月05日
本文介绍一体化温度变送器测量不确定度评定的方法、步骤及所需设备，一体化温度变送器测量不确定度评定效果对于温度变送器的校准工作具有紧张引导意义。
1、一体化温度变送器校准原理
本文依据JJF 1183-2007《温度变送器校准规范》，对一体化温度变送器进行了示值校准。校准环境条件：温度20℃、相对湿度42%RH。一体化温度变送器校准原理图如图1所示。将一体化温度变送器放入干式计量炉插口中，干式计量炉读数表现温度值，温度变送器将温度信号转换成4-20mA的直流信号输出，用过程校验仪CA102S读取输出的信号值。
图1 一体化温度变送器校准原理图
被检产品为绍兴中仪生产的智能一体化温度变送器，型号规格为WZPB230系列产品，量程为0-100℃，输出信号为4-20mA，校准点为50℃。
2、数学模型...........公式①
公式①中：△It为变送器在温度t时的测量偏差；Id为变送器的输出电流值；Im为变送器的输出量程；tm为变送器的温度输入量程；ts为变送器的输入温度值；t0为变送器输入的下限温度值；I0为变送器输出电流的理论下限值。
由式①得△It对Id和ts的灵敏系数分别为：
因为以下分析中Id的标准不确定度分量和ts的标准不确定度分量之间相互自力，故：
3、输入量的标准不确定度评定
①Id标准不确定度评定
u(Id)来源有两部分，测量重复性引入的标准不确定度u(Id1)和过程校验仪引入的标准不确定度u(Id2)。
a、测量重复性引入的标准不确定度分量u(Id1)
采用A类方法评定。按照JJF 1183-2007《温度变送器校准规范》，对被校温度变送器进行三个循环的测量，在50℃校准点所得测量值Id为：11.9872，,1.9874,11.9875,11.9878,11.9872，11.9873mA。平均值Id=11.9874mA，实验标准差s=0.23μA，现实测量以平均值为测量效果，则：
自由度：vu(Id1)=n-1=6-1=5
b、过程校验仪引入的标准不确定度分量u(Id2)
采用B类方法评定。YR100过程校验仪，直流电流测量±0-30mA，zui大许可偏差：△=±(0.01%RD+0.01%F.S)=±(0.01%×12+0.01%×30)mA=0.0042mA=±4.2μA。
按均匀分布考虑，包含因子，则由过程校验仪引入的标准不确定度。可靠程度为90%，则自由度vu(Id2)=50。
c、标准不确定度u(Id)的计算
因为u(Id1)和u(Id2)相互自力，因此：自由度：
②ts标准不确定度评定
u(ts)来源有三部分：干式计量炉不确定度引入的标准不确定度u(ts1)、温度不均匀性引入的标准不确定度u(ts2)和温度波动引入的标准不确定度u(ts3)。
a、干式计量炉不确定度引入的标准不确定度u(ts1)
由中国计量科学研究院出具的校准证书知，扩展不确定度U=0.05℃，k=2则引入的标准不确定度u(ts1)=U/k=0.025℃。可靠程度为90%，则自由度vu(ts1)=50。
b、干式计量炉温度不均匀性引入的标准不确定度分量u(ts2)
干式计量炉温度不均匀性±0.02℃，属于均匀分布，包含因子k=，则
可靠程度为90%，则自由度vu(ts2)=50。
c、干式计量炉温度波动引入的标准不确定度u(ts3)
在50℃时温度波动±0.001℃，均匀分布，包含因子k=，则
可靠程度为90%，则自由度vu(ts3)=50。
d、标准不确定度 u(ts)的计算
因为u(ts1)、u(ts2)和u(ts3)相互自力，因此：自由度：
③标准不确定度汇总表
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 灵敏系数ci |ci|u(xi) 自由度
u(Id)Id标准不确定度 0.0024mA 1 0.0024mA 5
u(Id1) 测量重复性 0.0024mA 5
u(Id2) 过程校验仪示值偏差 0.0024mA 50
u(ts) ts标准不确定度 0.0028℃ 0.0045mA 75
u(ts1) 干式炉示值偏差 0.025℃ 50
u(ts2)温度不均匀 0.012℃ 50
u(ts3) 温度波动0.0006℃ 50
4、一体化温度变送器测量不确定度评定与效果表述
①合成标准不确定度的计算
因为Id的标准不确定度分量和ts的标准不确定度分量之间相互自力，则
合成标准不确定度：
有用自由度：
②扩展标准不确定度
取包含概率p=95%，有用自由度veff=56，查t分布表得：kp=t95(56)=2.004，扩展不确定度：U95=kp×uc(△It)=2.004×0.0051=0.011mA
③效果表述
一体化温度变送器在50℃测量效果透露表现为：△I50=0.013mA；U95=0.011=mA，veff=56。
绍兴中仪结合现实一体化温度变送器计量检定工作，依据JJF 1183-2007《温度变送器校准规范》和计量基础知识与专业规范，对一体化温度变送器测量不确定度进行了评定。
