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高精度恒温槽温度均匀性的测量方法

发布时间:2022-08-15      点击次数:134
   恒温槽是一种高精度自控式温度计检定装置,广泛用于石油、化工、电子仪表、物理、化学、生物工程、医药卫生、生命科学、轻工食品、物性测试及化学分析等研究部门,高等院校,企业质检及生产部门,为用户工作时提供一个热冷受控,温度均匀恒定的场源,对试验样品或生产的产品进行恒定温度试验或测试,也可作为直接加热或制冷和辅助加热或制冷的热源或冷源。
  油槽为一体化结构,分为上、下两部分、外接冷水机一台。上部可用于放置计量检测时常用的一些工具,下部为控制面板和工作区。它具有温度稳定性好、温场均匀、控温精度高等特点。精密温度控制仪按PID调节规律实现温度自动控制,控温精度高;采用全不锈钢或喷塑制作,美观大方;可根据需要配RS-232接口,亦可设计成自动检测装置。
  高精度恒温槽是为了迎合各计量、电子、化工、环保、医药、能源、炼油、冶金、轻工、军工等部门及科研院所等对恒温精度要求而研制,因其对温度的度要求很高,因此需要科学的检测其温度均匀性.
  1. 测量方法:
  选择两支二等标准铂电阻温度计,配接高精密数字多用表,进行测量。 —支作为固定 温度计固定在恒温槽工作区域内的O点,另一支作为移动温度计分别固定在工作区域内的 A点和B点,通过参考位罝法得到OA和OB点之间的温度差,通过两者的差,得到A点 和B点的温差,学则测量温度为50
  2. 数学模型
  恒温槽工作区域内A/B两点的温度差为
  △tA-B = (RA-O – RB-O)/(dR/dt)t=t1
  式中:
  △tA-B--为恒温槽工作区域内A、B两点的温度差,单位℃
  RA-O --为A点相对于O点的电阻差值,单位Ω
  RB-O --为B点相对于O点的电阻差值,单位Ω
  (dR/dt)t=tf --为标准铂电阻在测试温度t1的电阻变化率。
  将电阻转化为温度时,式可表示为
  △tA-B = (RA-O – RB-O)
  3.不确定度来源
  ⑴测量重复性引入的不确定度
  ⑵RA-O项引入的标准不确定度
  ⑶RB-O项引入的标准不确定度
  4. 标准不确定度分量的计算
  4.1 测量重复性引入的标准不确定度分量u1
  在50℃时,按照本规程的测试方法对A和B两点的温差测试10次,得到s=0.001℃。
  则:u1=0.002℃=2(mK)
  4.2 u(△t A-O)项引入的标准不确定度分量u2
  主要包括两支标准铂电阻温度计差值的短期稳定性,电测仪表分辩力、两侧量孔内温度变化不一致性等(由于两支铂电阻量程基本一致时)电测仪表短期稳定性引入的不确定度可以忽略),属B类评定
  ⑴两支标准铂电阻温度计之间短期稳定性引入的标准不确定度u2.1
  两支标准铂电阻温度计,在短期内(―般不超过lOmin)互相产生的变化估计为1mK, 按均匀分布处理,则:
  u2.1=1√2=0.58(mK)
  ⑵电测仪表分辩力引入不标准不确定度u2.2
  数字多用表分辩力为0.1mΩ(使用Pt25Ω铂电阻相当于1mk),读数区间的半宽为分辩力的一半,即a=1/2=0.5(mk)按均匀分布处理,则:
  u3=0.5/√3=0.29(mK)
  ⑶两测量孔内温度变化不一致引入的标准不确定度u2.3
  两支铂电阻温度计分别插在两个孔内,两个孔内温度变化存在不一致的可能,估计不超过1mk,取半宽区间为0.5mk,按均匀分布处理,则:
  u2.3=0.5/√3=0.29(mk)
  4.3 u(△t B-O)项引入的标准不确定度分量u3
  主要包括两支标准铂电阻温度计差值的短期稳定性,电测仪表分辨力、两侧量孔内温度变化不一致性等(由于两支铂电阻量程基本一致时)电测仪表短期稳定性引入的不确定度可以忽略),属B类评定
  ⑴两支标准铂电阻温度计,在短期内(一般不超过10min)相互产生的变化估计为1mk,按均匀分布处理,则
  u3.1=1√3=0.58(mk)
  ⑵电测仪表分辨力引入的标准不确定度u3.2
  数字多用表分辨力为0.1mΩ(使用Pt25Ω铂电阻相当于1mk),读数区间的半宽为分辩力的一半,即a=1/2=0.5(mk)按均匀分布处理,则
  u3.2=0.5√3=0.29(mk)
  ⑶两测量孔内温度变化不一致引入的标准不确定度u3.3
  两支铂电阻温度计分别插在两个孔内,两个孔内温度变化存在不一致的可能,估计不超过1mk,取半宽区间为0.5mk,按均匀分布处理,则
  u3.3=0.5√3=0.29(mk)
  5 合成标准不确定度
  uc=1√u1+u2+u3=2.24(mk)
  6. 扩展不确定度取k=2,则
  U=k×uc≈4(mK)
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