Пример расчета расширенной неопределенности градуировки термопреобразователей сопротивления в сухоблочном термостате при температуре 400°С
Г.1 Информация о градуируемом термопреобразователе сопротивления
Термопреобразователь сопротивления модели ТЕ 065 типа Pt 100, фирма Rosemount, диаметр корпуса 6,35 мм, длина погружаемой части 350 мм.
Требования к расширенной неопределенности измерений при температуре 400°С: ±0,46°С.
Г.2 Средства измерений, используемые при градуировке
Г.2.1 Сухоблочный термостат модели 9173, фирма Hart Scientific:
- блок D при температуре 400°С,
- нестабильность температуры в блоке в стационарном режиме =±0,01°С;
- перепад температур между каналами блока (радиальный градиент температуры) ±0,025°С;
- изменение температуры в изотермической зоне блока (вертикальный градиент температуры на длине 60 мм от дна канала ) ±0,25°С;
- глубина погружения термопреобразователя сопротивления в блок термостата 203 мм.
Г.2.2 Эталонный термопреобразователь сопротивления типа ЭТС-100 3-го разряда, "ВНИИМ им.Д.И.Менделеева", доверительная погрешность при доверительной вероятности 95% при 420°С ±0,07°С, нестабильность за межповерочный интервал ±0,01°С.
Г.2.3 Мост постоянного тока "Super Thermometer 1590", фирма Hart Scientific. По спецификации изготовителя для входного сопротивления от 25 до 400 Ом при использовании опорной меры 100 Ом и измерительного тока 1 мА относительная погрешность нормирована как 6·10 (6 ррm), что приводит к расширенной неопределенности измерений для сопротивления 250 Ом (соответствующего 400°С) ±0,0015 Ом.
СКО результата измерения сопротивления в поверочной лаборатории "ВНИИМ им.Д.И.Менделеева" для ТС номинальным сопротивлением 100 Ом при температуре 420°С, рассчитанного по результатам 100 измерений в реперной точке затвердевания цинка (время интегрирования 12 с, время каждого отсчета при двух направлениях тока 2 с), 0,004 Ом.
Г.3 Результаты измерений
Эталонный термопреобразователь сопротивления ЭТС-100 был подключен к одному из каналов измерительного моста, и в программу были введены коэффициенты интерполяционной зависимости сопротивление - температура по МТШ-90. Таким образом, ЭТС-100 регистрировал температуру калибратора в градусах Цельсия. К другому каналу моста был подключен поверяемый ТС. Время интегрирования было установлено на 12 с, время каждого отсчета при двух направлениях тока - на 2 с. Таким образом, каждый результат, приведенный в таблице, получен как среднее значение из результатов шести измерений. Проведен попеременный отсчет показаний эталонного и поверяемого ТС. Результаты приведены в таблице Г.1.
Таблица Г.1 - Результаты измерений
Термопреобразователь | ЭТС-100 | TE 065 Pt 100 |
Измеряемая величина | , °С | , Ом |
Результаты измерений | 400,0152 | 247,0673 |
400,0186 | 247,0692 | |
400,0203 | 247,0705 | |
400,0196 | 247,0689 | |
Среднее арифметическое значение | 400,0184 | 247,0681 |
, °С | 0,0051 |
Г.4 Бюджет неопределенности
Бюджет неопределенности измерения температуры в блоке представлен в таблице Г.2.
Бюджет неопределенности измерения сопротивления поверяемого ТС представлен в таблице Г.3.
Таблица Г.2 - Бюджет неопределенности измерения температуры в блоке
Источник неопределенности и метод расчета | Оценка стандартной неопределенности | Коэффициент влияния | Вклад в суммарную стандартную неопределенность |
Случайные эффекты при измерении (по шести измерениям) | 0,0016 | 1/0,35 | 0,0047 |
Нестабильность температуры в блоке | 0,0015 | 1 | 0,0015 |
Градуировка эталонного ТС | 0,035 | 1 | 0,035 |
Электроизмерительная установка (по спецификации) | 0,0008 | 1/0,35 | 0,0023 |
Нестабильность эталонного ТС | 0,0058 | 1 | 0,0058 |
Суммарная стандартная неопределенность измерения температуры , °С | 0,036 |
Таблица Г.3 - Бюджет неопределенности измерения сопротивления поверяемого термопреобразователя