高精度恒溫槽溫度均勻性的測量方法

    高精度恒溫槽是為了迎合各計(jì)量、電子、化工、環(huán)保、醫(yī)藥、能源、煉油、冶金、輕工、軍工等部門及科研院所等對恒溫精度要求*而研制，因其對溫度的度要求很高，因此需要科學(xué)的檢測其溫度均勻性

1. 測量方法：

    選擇兩支二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)，配接高精密數(shù)字多用表，進(jìn)行測量_。 —支作為固定 溫度計(jì)固定在恒溫槽工作區(qū)域內(nèi)的O點(diǎn)，另一支作為移動(dòng)溫度計(jì)分別固定在工作區(qū)域內(nèi)的 A點(diǎn)和B點(diǎn)，通過參考位罝法得到OA和OB點(diǎn)之間的溫度差，通過兩者的差，得到A點(diǎn) 和B點(diǎn)的溫差，學(xué)則測量溫度為50

2. 數(shù)學(xué)模型

恒溫槽工作區(qū)域內(nèi)A/B兩點(diǎn)的溫度差為

△t_A-B = (R_A-O – R_B-O）/（dR/dt）_t=t1

式中：

△t_A-B--為恒溫槽工作區(qū)域內(nèi)A、B兩點(diǎn)的溫度差，單位℃

R_A-O --為A點(diǎn)相對于O點(diǎn)的電阻差值，單位Ω

R_B-O --為B點(diǎn)相對于O點(diǎn)的電阻差值，單位Ω

(dR/dt)_t=tf --為標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻在測試溫度t1的電阻變化率。

將電阻轉(zhuǎn)化為溫度時(shí)，式可表示為

△t_A-B = (R_A-O – R_B-O）

3.不確定度來源

⑴測量重復(fù)性引入的不確定度

⑵R_A-O項(xiàng)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

⑶R_B-O項(xiàng)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

4. 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的計(jì)算

4.1 測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1

  在50℃時(shí)，按照本規(guī)程的測試方法對A和B兩點(diǎn)的溫差測試10次，得到s=0.001℃。

  則：u1=0.002℃=2（mK）

4.2 u（△t _A-O）項(xiàng)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2

  主要包括兩支標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)差值的短期穩(wěn)定性，電測儀表分辯力、兩側(cè)量孔內(nèi)溫度變化不一致性等（由于兩支鉑電阻量程基本一致時(shí)）電測儀表短期穩(wěn)定性引入的不確定度可以忽略），屬B類評定

⑴兩支標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)之間短期穩(wěn)定性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2.1

  兩支標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)，在短期內(nèi)(―般不超過lOmin)互相產(chǎn)生的變化估計(jì)為1mK， 按均勻分布處理，則：

u2.1=1√2=0.58（mK）

⑵電測儀表分辯力引入不標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2.2

  數(shù)字多用表分辯力為0.1mΩ（使用Pt25Ω鉑電阻相當(dāng)于1mk），讀數(shù)區(qū)間的半寬為分辯力的一半，即a=1/2=0.5（mk）按均勻分布處理，則：

u3=0.5/√3=0.29（mK）

⑶兩測量孔內(nèi)溫度變化不一致引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2.3

兩支鉑電阻溫度計(jì)分別插在兩個(gè)孔內(nèi)，兩個(gè)孔內(nèi)溫度變化存在不一致的可能，估計(jì)不超過1mk，取半寬區(qū)間為0.5mk，按均勻分布處理，則：

u2.3=0.5/√3=0.29（mk）

4.3 u（△t _B-O）項(xiàng)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u₃

  主要包括兩支標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)差值的短期穩(wěn)定性，電測儀表分辨力、兩側(cè)量孔內(nèi)溫度變化不一致性等（由于兩支鉑電阻量程基本一致時(shí)）電測儀表短期穩(wěn)定性引入的不確定度可以忽略），屬B類評定

⑴兩支標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)，在短期內(nèi)（一般不超過10min）相互產(chǎn)生的變化估計(jì)為1mk，按均勻分布處理，則

u_3.1=1√3=0.58（mk）

⑵電測儀表分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u_3.2

  數(shù)字多用表分辨力為0.1mΩ（使用Pt25Ω鉑電阻相當(dāng)于1mk），讀數(shù)區(qū)間的半寬為分辯力的一半，即a=1/2=0.5（mk）按均勻分布處理，則

u_3.2=0.5√3=0.29（mk）

⑶兩測量孔內(nèi)溫度變化不一致引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u_3.3

  兩支鉑電阻溫度計(jì)分別插在兩個(gè)孔內(nèi)，兩個(gè)孔內(nèi)溫度變化存在不一致的可能，估計(jì)不超過1mk，取半寬區(qū)間為0.5mk，按均勻分布處理，則

u_3.3=0.5√3=0.29（mk）

5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

u_c=1√u1+u2+u3=2.24（mk）

6. 擴(kuò)展不確定度取k=2，則

U=k×u_c≈4（mK）