Все о датчиках температуры.
Первый универсальный русскоязычный портал

Символ нового года

Поверка ТС в термостате методом сличения с эталонным термометром сопротивления

Поверка ТС в термостате методом сличения с эталонным термометром сопротивления это наиболее распространенный способ поверки промышленных термометров сопротивления. Подробно методика поверки и примеры расчета расширенной неопределенности поверки приводятся в ГОСТ 8.461-2009 (ГОСТ Р 8.624-2006), с которым можно ознакомиться в разделе Российские и межгосударственные стандарты

При поверке в термостате происходит последовательное измерение температуры с помощью эталонного термометра и измерение сопротивления поверяемого ТС. Предлагается применить простейшие уравнения измерения:

Для эталонного термометра tx = ts,
где ts - среднее арифметическое значение из результатов измерения температуры, полученных по N измерениям.

Величина ts зависит от количества проведенных измерений, их разброса. На нее оказывает влияние точность измерительной аппаратуры, точность эталонного термометра и его нестабильность за межповерочный интервал, нестабильность температуры в термостате. В стандарте ЕА /4-02 для каждого источника неопределенности в уравнение измерений добавляется соответствующая поправка d t, как правило, равная нулю, но позволяющая идентифицировать все входящие величины, для включения их в бюджет неопределенностей. Для того, чтобы не вводить в заблуждение поверителей, мы не стали включать в уравнение нулевые члены.

Для поверяемого термометра Rx = Rs,
где Rs - среднее арифметическое значение из результатов измерения сопротивления, полученных по N измерениям.

Величина Rs зависит от количества проведенных измерений, их разброса. Основными влияющими факторами являются точность измерительной аппаратуры и градиент температуры в термостате.

Для того, чтобы привести стандартные неопределенности к одной размерности, их умножают на коэффициенты чувствительности: С1 – коэффициент чувствительности эталонного ТС dR/dt, Ом/°С, определяемый при температуре tS по уравнению, приведенному в свидетельстве о поверке ТС, С2 – коэффициент чувствительности поверяемого ТС dR/dt , Ом/°С, определяемый по уравнению НСХ ТС при температуре tx.



Бюджет неопределенности поверки ТС.

Источник неопределенности Исходные данные Тип распределения Метод расчета станд. неопределенности Коэф. чувств.
Бюджет неопределенности измерения температуры в термостате
Случайные эффекты при измерении Ri –результат изм.
Nlab – кол-во изм. для предв. оценки
N – кол-во изм. при поверке
RS –среднее арифм. из Nlab изм.
нормальное нормальное 1/С1
Нестабильность температуры в термостате ± δст - пределы колебаний темп. равномерное 1
Градуировка эталонного термометра UЭ – расширенная неопределенность градуировки (из св-ва о поверке) нормальное 1
Электроизмерительная установка ±Δпр - предел допустимой погрешности нормальное u(δrs )= Δпр/3 1/С1
± ars - разрешающая способность установки равномерное 1/С1
Нестабильность эталонного термометра за межповерочный интервал, равномер. распр. ±aэ – возможное изменение в сопротивлении ТС за межповерочный интервал равномерное 1
Суммарная стандартная неопределенность температуры в термостате uc(tx), °С неопределенность температуры в термостате  u<sub>c</sub> (tx)
Бюджет неопределенности измерения сопротивления поверяемого термометра
Случайные эффекты при измерении Ri –результат i-го изм.
Nlab – кол-во изм. для предв. оценки
N – кол-во изм. при поверке
RS –среднее арифм. из Nlab изм.
нормальное Случайные эффекты при измерении 1
Электроизмерительная установка ±Δпр - предел допустимой погрешности нормальное u(δrs )= Δпр/3 1
± ars - разрешающая способность установки равномерное 1
Перепад температуры в раб. объеме ± aF – изменение температуры в рабочем объеме (на длине ЧЭ термометров) равномерное С2
Суммарная стандартная неопределенность измерения сопротивления uc(Rk), Ом стандартная неопределенность измерения сопротивления



Суммарная стандартная неопределенность uс(R) и расширенная неопределенность U поверки термометра в каждой температурной точке рассчитываются по формулам:

Суммарная стандартная неопределенность

U = k . uc(R),

где k – коэффициент охвата, принимаемый равным 2 (вероятность нахождения результата в интервале ± U в предположении нормального закона распределения равна 95%).

Примечания:

1. Для того, чтобы оценить неопределенность, возникающую от случайных эффектов при измерении в конкретной лаборатории, необходимо предварительно оценить СКО единичного измерения при большом количестве измерений Nlab (более 50). Количество измерений, проводимых при поверке, N – как правило значительно меньше (1-5). Стандартная неопределенность рассчитывается как СКО среднего из N измерений.

2. Для измерений сопротивления эталонного и поверяемого термометра иногда используют разные электроизмерительные установки. В этом случае стандартные неопределенности электроизмерений будут отличаться.

3. В приведенном примере предполагается, что в сертификате на электроизмерительную установку дан предел допустимой погрешности (т.е. интервал, в котором при нормальном распределении попадает 99% результатов). Поэтому стандартная неопределенность u(δrs) (ско распределения) рассчитана как ± Δпр/3. Если в свидетельстве о поверке установки приводится расширенная неопределенность результата измерения U, то следует стандартную неопределенность определять как U/2.

4. Если установка (мост) работает с внешней образцовой мерой сопротивления и известны стандартная неопределенность uS измеряемого отношения S=RTC/Rобр, а также стандартная неопределенность градуировки меры
u(Rобр), то стандартную неопределенность измерения сопротивления u(δrs)определяют по формуле
u(δrs)= S2 u2(Rобр) + Rобр2 uS2.

5. При измерениях в сухоблочном термостате необходимо отдельно оценивать вертикальный и горизонтальный перепад температуры в рабочем объеме термостата. Если в результате исследований удалось определить постоянные поправки, то их следует ввести в результат, а их неопределенности – в бюджет неопределенностей.

Лекция с подробным описанием процедуры составления бюджета неопределенностей и программа расчета расширенной неопределености входит в Материалы семинара ВНИИМ 2016