電熱恒溫水浴鍋校準裝置計量新建標技術分析

武進福

臨汾市質量技術監督檢驗測試所 山西 臨汾 041000

1 建立計量標準的目的

近年來隨著我市工業化速度的加快，許多化驗室配備的電熱恒溫水浴鍋等都急需校準用以保證企業生產的正常進行，并且一些公共事業單位的實驗室也有大批的此類設備需要校準，JJF(晉)28－2018《電熱恒溫水浴鍋鍋校準規范》實施后，我所具備了建立此項標準的條件，因此我們認為我市應建立此項社會公用標準以保證電熱恒溫水浴鍋量值的準確統一。

2 計量標準的工作原理及其組成

計量標準是由一臺溫濕場測量記錄儀和多支四線制鉑電阻溫度傳感器組成，測量時將多支鉑電阻傳感器放入水浴鍋內，上下左右中間，盡量使其公布均勻，然后啟動環境實驗設備，當設備內的溫度達預定值并且穩定平衡后，每隔一個固定時間測量一次，各測量點的溫度數值，如此反復測量多次，之后將所測得的大量數據運用校準規范中的程序進行數據處理，從而得出最后的校準結果。

3 計量標準的主要技術指標

測量范圍：(0～100)℃

擴展不確定度：U＝0.3℃，k＝2

4 環境環境要求

溫度要求：(15～35)℃，濕度要求：不大于85%RH

5 計量標準的穩定性考核

選一臺無錫市計量科學研究所生產的電熱恒溫水浴鍋(型號：DZK W－4、編號：01)

方法：用計量標準在60℃點進行一組10次的測量，取其算術平均值作為該組的測量結果如下表所示。

2019年1月 1日測量數據為(℃)：

60.21， 60.22，60.22，60.23，60.32，60.31，60.30，60.32，60.23，60.20，平 均 值為60.26；

2019年02月 20日測量數據為(℃)：

60.22， 60.19，60.22，60.23，60.34，60.38，60.3，60.3，60.2，60.21，平 均 值 為60.26；

2019年04月 14日測量數據為(℃)：60.21，60.25，60.28，60.3，60.35，60.38，60.3，60.32，60.23，60.26，平 均 值 為60.29；

2019年05月 20日測量數據(℃)：

60.26， 60.28，60.30，60.32，60.38，60.40，60.35，60.37，60.32，60.4，平 均 值為60.34；

計量標準穩定性： 60.34－60.26＝0.08℃

在60℃時，標準器鉑電阻的最大允許誤差MPEV＝0.15＋0.002×60＝0.27℃

0.008℃ ＜MPEV＝0.27℃

結論：符合要求

6 重復性試驗

選一臺溫度特性比較穩定的水浴鍋，型號DZK W－4、編號：01，做計量標準的測量重復性試驗，將電熱恒溫水浴鍋啟動預置為60℃，把鉑電阻溫度傳感器置于工作空間的中心固定好，蓋上水浴鍋蓋溫度穩定后，連續測量了10次，數 據 如 下：60.2660.2860.3060.3260.3860.4060.3560.3760.3260.4060.34。

本裝置的測量重復性為0.047℃。

7 電熱恒溫水浴鍋溫度偏差的測量不確定度分析

7.1 概述

(1)測量依據：JJF(晉)20－2018《電熱恒溫水浴鍋校準規范》。

(2)環境條件：室溫(15～35)℃，相對濕度不大于85%RH

(3)測量標準：溫場測試儀DNW091，

(4)其修正值的測量結果不確定度(－60～300)℃：U＝0.3℃，k＝2

(5)被測對象：電熱恒溫水浴鍋，型號DZK W－4、編號：01

測量過程：采用直接測量法進行測量。將水浴鍋加熱溫度設定在被校溫度點。布置測溫點：O點位于工作區的幾何中 心，其余各測溫點到水浴鍋內壁的距離為各自邊長的1/10。溫度傳感器離擱板20 mm。水浴鍋升到設定溫度穩定后，開始測量。在30 min內，每隔3 min測量1次，共測 量11次，記錄各測溫點和水浴鍋顯示的溫度值。然后進行溫度偏差計算。

7.2 數學模型：

△td＝td－to-tX

式中：△td—溫度偏差℃；

td—水浴鍋顯示溫度平均值℃；

to—溫濕場測量記錄儀顯示溫度℃；

tX—溫度測量裝置的修正值(整體校準)℃

7.3 輸入量的標準不確定度的評定：

7.3.1 輸入量td的標準u1的評定：

td項引入的不確定度：主要由顯示儀表的分辨力引入。

電熱恒溫水浴鍋的分辨力為0.1℃，讀數區間的半寬度為分辨力的一半，即a＝0.1/2＝0.05℃，

按均勻分布處理，則u1＝0.05/＝0.029℃

7.3.2 to項引入的不確定度：

to項引入的不確定度主要由測量重復性引入。的60℃時對電熱恒溫水浴鍋作11次重復測量，的工作區間幾何中心讀取溫度示值，測得值 為(℃)：60.1、60.2、60.3、60.4、60.5、60.4、60.3、60.2、60.1、60.2、60.2，根 據 貝 塞 爾 公 式，s＝0.0128，u2＝＝0.033℃

7.3.3 t X項引入的不確定度：

tX項引入的不確定度，主要由溫濕度測量記錄儀的修正值引入的標準不確定度u3

由標準器溫濕場測量記錄儀校準證書可知，，它的擴展不確定度U＝0.30℃，k＝2，以正態分布計算，u3＝0.30/2＝0.15℃.

7.4 .合成標準不確定度評定

在合成標準不確定度評定中，公式△td＝td－to-tX中td、to、tX，相互獨立，因而得到

被測設備儀儀表讀數重復性 u1＝0.029℃，濕濕場測量記錄儀讀數重復性u2＝0.033，溫濕場測量記錄儀儀本身誤差u3＝0.15

7.5 擴展不確定度U

取包含因子為2，則溫度擴展不確定度U＝k·u＝2×0.16＝0.3℃，k＝2。

8 校準結果的驗證

采用傳遞比較法，用本計量標準裝置測量一臺溫度特性比較穩定的水浴鍋，編號為：1，測量數據如下：

(1)經測試，儀表顯示為60.0℃時，本校準裝置的測量結果為59.5℃，擴展不確定度為U＝0.3℃，k＝2

(2)將此水浴鍋送上級技術機構，也在儀表顯示為60.0℃這點校準，上級的測量結果是59.7℃U＝0.3℃，k＝2

9 結論

經過以穩定性試驗、重復性試驗、測量不確定度評定和校準結果的驗證，本校準裝置符合JJF1033－2016《計量標準考核規范》和JJF(晉)28－2018《電熱恒溫水浴鍋校準規范》的要求，可以開展水浴鍋的校準工作。