温度变送器（带传感器）不确定分析

段管，房永强，余泽利，魏康，张曙香

西安汉唐分析检测有限公司，陕西西安， 710200

摘要：温度变送器配热电阻，把温度传感器的电阻信号转换成（4～20）mA的标准信号输出。本文对配热电阻温度变送器的测量不确定度进行评定，分析了影响测量不确定度的因素，并评定了各不确定度分量及其所占比重分析。

关键词：温度变送器、不确定度，校准结果

引言

目前，影响温度变送器校准结果准确性的因素相对较多，温度变送器测量不确定度的评定是非常值得关注的问题，常见的关于温度变送器的测量结果评定，只是针对温度变送器模块进行评定或带传感器单点评定，为能够使变送器能够整个温度范围数据准确，本文通过对配备铂电阻温度变送器（0～300）温度范围内4个校准点的不确定评定。

1.概述：

1.1测量方法：依据JJF1183-2007《温度变送器校准规范》

1.2环境条件：温度20℃±2℃

1.3被校变送器

被校对象为0.5级与pt100铂电阻配用的温度变送器（带传感器）。测量范围：（0~300）℃输出4mA~20mA

2.标准器

检定用标准器用二等铂电阻温度计和JY821便携式校验仪作为测量标准，测量范围（0~20）mA,最大允许误差±（0.015%读数+0.001mA），校准点为（℃）：0，100，200，300

3.数学模型和灵敏系数

3.1测量误差的数学模型为

式中:---变送器在温度t时的测量误差；

----变送器的输出电流值；

----变送器的输出量程

---变送器的温度输入量程

---标准温度计测量的平均值

---变送器输入的下限温度值

---变送器输出电流的理论下限值

.2灵敏系数

= =1， = =0.053mA/℃

其中: =16mA， ℃。

.输入量的标准不确定度u

.1输入量 的标准不确定度u（ ）的评定

输入量 的不确定度主要来源有两个部分:被测变送器输出电流的重复性和JY821校验仪的测量误差。

1）输出电流重复性导致的校准不确定度u（ ）

对温度变送器进行三个循环的测量，在输入同一温度信号，输出电流值不尽相同，取平均值作为测量结果。则标准不确定度（A类）可以用实验标准偏差来评估。

每个测量点共有6个读数，分别计算出实验标准偏差，取最大的。

每一被校点单次测量的实验标准偏差最大值为 。如果用平均值作为测量结果，则

单次测量不确定分量汇总

温度点（℃）：0，100，200，300；对应的；s（ ）0.09，1.2，1.4，1.8；计算得到 0.4，0.5，0.6，0.7

2）Jy821校验仪的测量误差u（ ）

JY821校验仪的最大允许示值误差为±（0.0016~0.004）mA；按均匀分布考虑，包含因子 ，则u（ ）=0.00092mA ~0.0023mA

3）标准不确定度u（ ）的计算

由于 彼此独立，因此：

=0.0010~0.0024mA

4.2输入量 的标准不确定度u（ ）的评定

输入量 的不确定度来源主要来自标准温度计测量重复性以及恒温设备温场及波动，电测设备测量误差。

4.2.1 标准温度计重复性导致的校准不确定度u（ ）

对标准温度计进行三个循环的测量，在同一温度，测得温度不尽相同，取平均值作为测量结果。则标准不确定度（A类）可以用实验标准偏差来评估。

每个测量点共有6个读数，分别计算出实验标准偏差，取最大的。

每一被校点单次测量的实验标准偏差最大值为 Ω。如果用平均值作为测量结果，则 =0.0003Ω，

换算成温度：u（ ）=

温度点（℃）：0，100，200，300；对应的；s（ ）0.2，0.3，0.5，0.7；计算得到 0.1，0.1，0.2，0.3；换算成温度（mK）：0.4，0.5 ，0.6，0.7，然后再转化成电流（μA）：0.021，0.026，0.032，0.037

4.2.2恒温设备的温差引入的标准不确定度u（ ）

恒温设备根据检定规程，温场≤0.01℃，恒温设备温差不超过0.01℃，取其半宽为0.01℃，服从均匀分布，因此标准不确定度（B类）u（）=0.01/ =0.0058℃

转换成电流：u（）=0.01/ =0.0058℃=0.0003mA

4.2.3标准不确定度u（ ）的计算

由于各分量相互独立，因此

5.合成标准不确定度

5.1输入量的标准不确定度汇总

计算得到各点的0.0010 mA，0.0016mA ，0.0020 mA ，0.0024 mA

计算得到各点的0.0034mA，0.0034mA，0.0035mA，0.0038mA

6.扩展不确定度的评定

取包含因子k=2.扩展不确定度U=2×

得到温度点（℃）：0，100，200，300的 0.0070mA ，0.0076mA，0.0080mA，0.0090mA转换成为温度分别为0.14℃，0.15℃，0.16℃，0.17℃

参考文献：

［1］朱家良，等 . JJF 1183—2007《温度变送器》校准规范．中国计量出版社

［2］王玉兰，等. JJG 160—2007《二等铂电阻温度计》检定规程． 中国计量出版社

作者简介：段管，男，大学本科。主要从事温度计量校准工作。