Поверка ТС в реперной точке МТШ-90

Лекции о поверке эталонных платиновых термометров в реперных точках МТШ-90: Часть 1 – Свойства термометров, Часть 2 – Реализация реперных точек МТШ-90, Часть 3 – Методика поверки и расчет неопределенности

Поверка в реперных точках МТШ-90 – самый точный способ поверки термометров сопротивления. Он применяется для поверки эталонных термометров 1 и 2 разряда по ГОСТ Р 8.571-98 и по методикам поверки и калибровки других эталонных термометров и термометров повышенной точности. Метод поверки в реперных точках МТШ-90 также включен в ГОСТ 8.461-2009 для построения индивидуальной функции рабочих ТС (Приложение А). Недостатком использования реперных точек для поверки рабочих термометров является высокая стоимость поверки, малая производительность и требование к достаточной глубине погружения в ампулу реперной точки. 

Ниже в таблице приводим типовой бюджет неопределенности измерения сопротивления термометров в реперной точке. Предполагается, что ампула реперной точки имеет сертификат калибровки, в котором указана неопределенность (или суммарное СКО) воспроизводимого ампулой значения температуры.

Бюджет неопределенности измерения сопротивления ТС при поверке в реперной точке МТШ-90.

Источник неопределенности	Исходные данные	Тип распределения	Метод расчета станд. неопределенности	Коэф. чувств.
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		1
Нестабильность температуры, обусловленная наклоном площадки фазового перехода	± δст – изменение темп. от среднего значения на площадке	равномерное		С1
Градиент температуры, обусловленный теплоотводом	± δтеп – перепад температуры на длине ЧЭ	равномерное	u(tтеп) = δтеп/√3	С1
Калибровка ампулы реп. точки	UЭ – расширенная неопределенность калибровки или СКО (из сертификата)	нормальное	u(δtc )=Uэ/2  или u(δtc )=СКО	С1
Электроизмерительная установка	±Δпр - предел допустимой погрешности	нормальное	u(δrs )= Δпр/3	1
	± δrrs - разрешающая способность установки	равномерное		1
Суммарная стандартная неопределенность сопротивления ТС в реперной точке, Ом

Примечания:

1. В бюджет неопределенности не включены компоненты, связанные с влиянием давления газа над металлом и гидростатического давления металла. Эти компоненты должны учитываться при калибровке ампул рабочих эталонов, и таким образом, они уже включены в расширенную неопределенность (или СКО), указанную в Сертификате калибровки на ампулу.  Коэффициенты гидростатического давления и их влияние на температуру см. в разделе "Введение поправок на давление газа над металлом и гидростатическое давление  расплавленного металла". Подробные сведения о всех факторах, влияющих на температуру реперной точки приводятся в разделе "Основные принципы реализации реперных точек МТШ-90".

2. Как правило, при аттестации реперной точки, входящей в состав рабочего эталона температуры в сертификате калибровки указывается поправка к значению температуры по отношению к точному значению, приведенному в МТШ-90. Эту поправку необходимо учитывать при дальнейшем расчете индивидуальной интерполяционной зависимости ПТС.

3. В том случае, если мост сопротивления работает с внешней эталонной мерой, необходимо включить в расчет составляющую, зависящую от погрешности эталонной меры сопротивления.

Неопределенность относительного сопротивления в реперной точке.

Для того, чтобы оценить стандартную и расширенную неопределенность относительного сопротивления W в реперной точке, нужно принять во внимание вклад неопределенности измерения сопротивления в тройной точке воды. Расчет стандартной неопределенности проводят по формуле:

где u(R_i) - стандартная непределенность измерения сопротивления в реп. точке,

W_i - значение относительного сопротивления в реперной точке,

u(R_H2O) - стандартная непределенность измерения сопротивления в тройной точке воды,

R_H2O - сопротивление термометра в тройной точек воды.

Неопределенность измерения температуры платиновым термометром сопротивления в диапазоне между калибровочными точками.

Как правило, при поверке определяют неопределенность сопротивления ТС в калибровочных точках или реперных точках МТШ-90. Однако, потребителя интересует неопределенность во всем диапазоне измерений. Она может быть определена расчетным путем с использованием «закона распространения (или трансформирования) неопределенности», приведенным в Руководстве по оцениванию неопределенности измерений (GUM).

Уравнение распространения неопределенности измерения определяется прежде всего видом интерполяционной зависимости ТС.

Для конкретного вида интерполяционной зависимости стандартная неопределенность при температуре Т, u,²(T), может быть рассчитана по закону распространения неопределенностей, с учетом суммарных неопределенностей коэффициентов интерполяционной зависимости и их возможной корреляции.

,

где n – количество коэффициентов интерполяционной функции,

u_an - неопределенности коэффициентов интерполяционной функции,

u_aiaj- ковариации коэффициентов.

Учитывая, что коэффициенты интерполяционной функции являются функциями относительных сопротивлений в калибровочных точках, неопределенности и ковариации коэффициентов определяются по формулам:

,

,

,

где W_i - относительное сопротивление термометра в калибровочной точке i,

u_wi – неопределенность относительного сопротивления в калибровочной точке i,

ρ_ij - коэффициент корреляции между относительными сопротивлениями в калибровочных точках i и j.



Эти формулы определяют алгоритм, согласно которому можно разработать компьютерные программы для расчета неопределенности в диапазоне температур, входными данными которых являются только приведенные в свидетельстве о поверке ТС значения неопределенностей в калибровочных точках. И тогда пользователь не будет ощущать сложности задачи расчета.

Расчет неопределенности в диапазоне между реперными точками реализован в программе TermoLab>>

Подробнее о неопределенности поверки эталонных ТС в интервале между реперными точками см. в разделе: Неопределенность в интервале между реперными точками для эталонных термометров сопротивления