Приложение Г (справочное). Пример расчета расширенной неопределенности градуировки термометров сопротивления в сухоблочном термостате при температуре 400°С

Приложение Г
(справочное)

Пример расчета расширенной неопределенности градуировки термометров сопротивления в сухоблочном термостате при температуре 400°С

Г.1 Информация о градуируемом термометре сопротивления

Термометр 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: °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 °С;

- перепад температуры между каналами блока (радиальный градиент температуры) °С;

- изменение температуры в изотермической зоне блока (вертикальный градиент температуры на длине 60 мм от дна канала) °С;

- глубина погружения термометра в блок термостата 203 мм.

Г.2.2 Эталонный термометр сопротивления типа ЭТС-100 3-го разряда, "ВНИИМ им. Д.И. Менделеева", доверительная погрешность при доверительной вероятности 95% при 420°С °С, нестабильность за межповерочный интервал °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 ррm), что приводит к расширенной неопределенности измерений для сопротивления 250 Ом (соответствующего 400°С) 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 термометр 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

Термометр	ЭТС-100	ТЕ 065 Pt 100
Измеряемая величина	t,°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_max - t_min, °C	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) u(r_lab-6)=u(r_lab)/кв.корень(6)	0,0016	1/0,35	0,0047
Нестабильность температуры в блоке u(t_s) =(t_max-t_min)/2кв.корень(3),	0,0015	1	0,0015
Градуировка эталонного ТС u(дельта t_c) = U_э/2	0,035	1	0,035
Электроизмерительная установка (по спецификации) u(дельта r_s) = U_s/2	0,0008	1/0,35	0,0023
Нестабильность эталонного ТС u(дельта t_T) = а_э/кв.корень(3)	0,0058	1	0,0058
Суммарная стандартная неопределенность измерения температуры u_c(t_x), °C	0,036

Таблица Г.3 - Бюджет неопределенности измерения сопротивления поверяемого термометра

Источник неопределенности	Оценка стандартной неопределенности	Коэффициент влияния	Вклад в суммарную стандартную неопределенность
Случайные эффекты при измерении (по шести измерениям) u(r_lab-6)=u(r_lab)/кв.корень(6)	0,0016	1	0,0016
Электроизмерительная установка u(дельта r_k) = U_s/2	0,0008	1	0,0008
Перепад температур по вертикальной оси u(дельта t_F1) = a_F1/кв.корень(3)	0,1471	0,35	0,0515
Перепад температур между каналами в блоке u(дельта t_F2) = a_F2/кв.корень(3)	0,01471	0,35	0,0051
Суммарная стандартная неопределенность сопротивления u_c(R_k), Ом	0,0518

Г.5 Расчет суммарной стандартной неопределенности градуировки

Суммарную стандартную неопределенность градуировки рассчитывают по формуле (19) при = 0,35 Ом/°С. = 0,0532 Ом.

Г.6 Расширенная неопределенность градуировки и результат градуировки

При k = 2 расширенная неопределенность градуировки U = 0,1064 Ом. В температурном эквиваленте °С.

Вывод:

Сопротивление градуируемого ТС при температуре 400,02°С находится в интервале Ом с вероятностью 95% в предположении нормального закона распределения вероятности. Расширенная неопределенность градуировки термометра в температурном эквиваленте составляет 0,30°С, что соответствует требованиям к расширенной неопределенности измерения температуры термометром ТЕ 065 Pt 100 при 400°С.