Средства измерений, используемые при поверке
Водяной термостат
Нестабильность температуры Лст = ± 0,02 °С.
Неравномерность температуры в рабочем объеме aF= ± 0,01 °С.
Глубина погружения ТС 350 мм.
Эталонный термопреобразователь сопротивления
Расширенная неопределенность (или доверительная погрешность при доверительной вероятности 95 %) при температуре 100 °С U3= ± 0,12 °С (1/3 допуска ТС).
Нестабильность за межповерочный интервал аэ = ± 0,05 °С.
Мост постоянного тока
Предел основной допускаемой погрешности Дпр = ± 0,002 Ом.
СКО результата измерения сопротивления 100-омного ТС в поверочной лаборатории при температуре 95 °С u(r/ab) = 0,005 Ом.
Бюджет неопределенности
Бюджет неопределенности измерения температуры в термостате представлен в таблице В.1. Бюджет неопределенности измерения сопротивления поверяемого ТС представлен в таблице В.2.
Таблица В.1 - Бюджет неопределенности измерения температуры в термостате
Источник неопределенности и метод расчета |
Оценка стандартной неопределенности |
Коэффициент влияния |
Вклад в суммарную стандартную неопределенность |
Случайные эффекты при измерении (по пяти измерениям) u(rlab_5)= u(rlab) /л/5 |
0,0022 |
1/0,385 |
0,0058 |
Нестабильность температуры в термостате u(ts)= Дст /л/З |
0,0116 |
1 |
0,0116 |
Градуировка эталонного термопреобразователя u(5t3)=U3/2 |
0,06 |
1 |
0,06 |
Электроизмерительная установка u(5rs)= Дпв/3 |
0,00067 |
1/0,385 |
0,0017 |
Нестабильность эталонного термопреобразователя за межповерочный интервал u(6tT) = а/д/з |
0,0289 |
1 |
0,0289 |
Суммарная стандартная неопределенность температуры Uc(tx), °С |
0,068 |
Таблица В.2 - Бюджет неопределенности измерения сопротивления поверяемого термопреобразо
вателя сопротивления
Источник Неопределенности |
Оценка стандартной неопределенности |
Коэффициент влияния |
Вклад в суммарную стандартную неопределенность |
Случайные эффекты при измерении и(паЬ.5)= и(ГіаЬ)ІуІ5 |
0,0022 |
1 |
0,0022 |
Электроизмерительная установка и(5гі() — ДПр /3 |
0,00067 |
1 |
0,00067 |
Перепад температуры в рабочем объеме u(6tF)= аР/41 |
0,0058 |
0,385 |
0,0022 |
Суммарная стандартная неопределенность сопротивления uc(Rk), Ом |
0,0032 |
Расчет суммарной стандартной неопределенности поверки
Суммарную стандартную неопределенность поверки рассчитывают по формуле (19) при С2 = 0,385 Ом/°С.
uc(R) = 0,0262 Ом.
Расширенная неопределенность поверки
При к = 2 расширенная неопределенность поверки U = 0,0524 Ом. В температурном эквиваленте Ut= 0,136 °С.
Вывод:
Комплекс средств поверки пригоден для поверки ТС класса А при температуре (95 ± 3) °С (по 6.8 расширенная неопределенность поверки должна быть по крайней мере в два раза меньше допуска поверяемых ТС). Заключение о годности ТС должно быть выдано при условии выполнения соотношений:
dR (Rk(tx)-RHCAQ + U)/-r<+^tx;
at
(В.1)
dR
(RAQ-RhcAQ-U)/—>-^x,
at
где Ai(tx) - среднее значение сопротивления поверяемого ТС, Ом;
tx- средняя температура, измеренная эталонным ТС, °С;
^нсх(А) - значение сопротивления ТС по НСХ при температуре tx, Ом;
U - расширенная неопределенность результата измерения сопротивления ТС, равная для данной лаборатории 0,0524 Ом;
dR
чувствительность ТС по НСХ при температуре 95 °С, равная 0,385 Ом/°С;
dt
Atx- допуск ТС по ГОСТ 6651 при температуре tx °С.
Приложение Г
(справочное)
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
Лст = ±0,01 °С;
перепад температуры между каналами блока (радиальный градиент температуры) aF1= + 0,025 °С;
изменение температуры в изотермической зоне блока (вертикальный градиент температуры на длине 60 мм от дна канала ) aF2= ± 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 иэ = ± 0,07 °С, нестабильность за межповерочный интервал аэ = ± 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 (6 ppm), что приводит к расширенной неопределенности измерений для сопротивления 250 Ом (соответствующего 400 °С) Us- ± 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), и(ГіаЬ) = 0,004 Ом.
Г.З 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 |
ТЕ 065 Pt 100 |
Измеряемая величина |
Т, °С |
R, 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 |
t - t °г 'max 'm/л, |
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.З.
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) «(ПаЬ-б)= w(rlab)/ л/б |
0.0016 |
1/0,35 |
0,0047 |
. Нестабильность температуры в блоке |
0,0015 |
1 |
0,0015 |
Градуировка эталонного ТС «(8л,)=Ц/2 |
0,035 |
1 |
0,035 |
Электроизмерительная установка (по спецификации) n(8rs)= UJ2 |
0,0008 |
1/0,35 |
0,0023 |
Нестабильность эталонного ТС и(8/т) = о/л/З |
0,0058 |
1 |
0,0058 |
Суммарная стандартная неопределенность измерения температуры Wc(U, °С |
0,036 |
Таблица Г.З - Бюджет неопределенности измерения сопротивления поверяемого термопреобразо
вателя
Источник неопределенности |
Оценка стандартной неопределенности |
Коэффициент влияния |
Вклад в суммарную стандартную неопределенность |
Случайные эффекты при измерении (по шести измерениям) и(г1аЬ-б)= w(rlab)/ 7б |
0,0016 |
1 |
0,0016 |
Электроизмерительная установка w(8rk)= Щ2 |
0,0008 |
1 |
0,0008 |
Перепад температур по вертикальной оси и(д/л)= арі/^/З |
0,1471 |
0,35 |
0,0515 |
Перепад температур между каналами в блоке W(8^2)= л/З |
0,01471 |
0,35 |
0,0051 |
Суммарная стандартная неопределенность сопротивления uc(Rk), Ом |
0,0518 |
Г.5 Расчет суммарной стандартной неопределенности градуировки
Суммарную стандартную неопределенность градуировки рассчитывают по формуле (19) при С2 = 0,35 Ом/°С.
uc(R) = 0,0532 Ом.
Г.6 Расширенная неопределенность градуировки и результат градуировки
При к= 2 расширенная неопределенность градуировки U = 0,1064 Ом. В температурном эквиваленте Ut= 0,304 °С
Вывод:
Сопротивление градуируемого ТС при температуре 400,02 °С находится в интервале (247,068 ± 0,106) Ом с вероятностью 95 % в предположении нормального закона распределения вероятности. Расширенная неопределенность градуировки термопреобразователя сопротивления в температурном эквиваленте составляет 0,30 °С, что соответствует требованиям к расширенной неопределенности измерения температуры термопреобразователем сопротивления ТЕ 065 Pt 100 при 400 °С.
Приложение Д
(справочное)
Отклонение зависимости Каллендара - Ван Дюзена
от стандартной функции МТШ-90 в различных диапазонах температур
Рисунок Д.1 - Отклонение зависимости Каллендара - Ван Дюзена
от стандартной функции МТШ-90 в различных диапазонах температур
Библиография
Международная температурная шкала, 1990 г. (The International Temperature Scale of 1990) (текст опубликован: Metrologia, 1990, v 27, pp 3-10)
РМГ 43-2001 Государственная система обеспечения единства измере
ний. Применение «Руководства по выражению неопределенности измерений».
Стандарт Европейской ассоциации Выражение неопределенности измерения при калибровке по аккредитации лабораторий (Expression of the Uncertainty of Measurement in Calibration) EA - 4/02
С
Стандарт ACTM E 644-04
тандартные методы испытаний для промышленных термопреобразователей сопротивления (Standard Test Methods for Testing Industrial Resistance Thermometers) Стандарт Европейской ассоциации Руководство по калибровке температурных калибраторов, по аккредитации лабораторий Приложение В: Рекомендации по использованию темпера- ЕА -10/13 (Приложение В) турных калибраторов (Guidelines on the calibrations of
temperature block calibrators, Annex B: Recommendations for the use of temperature block calibrators)
Дополнительная информация к Международной температурной шкале 1990 г. (Supplementary information for the International Temperature Scale of 1990), документ Международного бюро мер и весов 1990 г.ДСТУ ГОСТ 8.461:2014
КодУКНД 17.200.20
Ключові слова: методика поверки, температура, термопреобразователи сопротивления.
Підписано до друку 02.04.2015. Формат 60 х 84 1/8.
Ум. друк. арк. 3,72. Зам. Ціна договірна.
Виконавець
Державне підприємство «Український науково-дослідний
і навчальний центр проблем стандартизації, сертифікації та якості» (ДП «УкрНДНЦ»)
вул. Святошинська, 2, м. Київ, 03115
Свідоцтво про внесення видавця видавничої продукції до Державного реєстру
видавців, виготівників і розповсюджувачів видавничої продукції від 14.01.2006 серія ДК № 1647