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高精度恒溫槽溫度均勻性的測量方法

更新時間:2022-08-15      點擊次數:898
   恒溫槽是一種高精度自控式溫度計檢定裝置,廣泛用于石油、化工、電子儀表、物理、化學、生物工程、醫藥衛生、生命科學、輕工食品、物性測試及化學分析等研究部門,高等院校,企業質檢及生產部門,為用戶工作時提供一個熱冷受控,溫度均勻恒定的場源,對試驗樣品或生產的產品進行恒定溫度試驗或測試,也可作為直接加熱或制冷和輔助加熱或制冷的熱源或冷源。
  油槽為一體化結構,分為上、下兩部分、外接冷水機一臺。上部可用于放置計量檢測時常用的一些工具,下部為控制面板和工作區。它具有溫度穩定性好、溫場均勻、控溫精度高等特點。精密溫度控制儀按PID調節規律實現溫度自動控制,控溫精度高;采用全不銹鋼或噴塑制作,美觀大方;可根據需要配RS-232接口,亦可設計成自動檢測裝置。
  高精度恒溫槽是為了迎合各計量、電子、化工、環保、醫藥、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,因此需要科學的檢測其溫度均勻性.
  1. 測量方法:
  選擇兩支二等標準鉑電阻溫度計,配接高精密數字多用表,進行測量。 —支作為固定 溫度計固定在恒溫槽工作區域內的O點,另一支作為移動溫度計分別固定在工作區域內的 A點和B點,通過參考位罝法得到OA和OB點之間的溫度差,通過兩者的差,得到A點 和B點的溫差,學則測量溫度為50
  2. 數學模型
  恒溫槽工作區域內A/B兩點的溫度差為
  △tA-B = (RA-O – RB-O)/(dR/dt)t=t1
  式中:
  △tA-B--為恒溫槽工作區域內A、B兩點的溫度差,單位℃
  RA-O --為A點相對于O點的電阻差值,單位Ω
  RB-O --為B點相對于O點的電阻差值,單位Ω
  (dR/dt)t=tf --為標準鉑電阻在測試溫度t1的電阻變化率。
  將電阻轉化為溫度時,式可表示為
  △tA-B = (RA-O – RB-O)
  3.不確定度來源
  ⑴測量重復性引入的不確定度
  ⑵RA-O項引入的標準不確定度
  ⑶RB-O項引入的標準不確定度
  4. 標準不確定度分量的計算
  4.1 測量重復性引入的標準不確定度分量u1
  在50℃時,按照本規程的測試方法對A和B兩點的溫差測試10次,得到s=0.001℃。
  則:u1=0.002℃=2(mK)
  4.2 u(△t A-O)項引入的標準不確定度分量u2
  主要包括兩支標準鉑電阻溫度計差值的短期穩定性,電測儀表分辯力、兩側量孔內溫度變化不一致性等(由于兩支鉑電阻量程基本一致時)電測儀表短期穩定性引入的不確定度可以忽略),屬B類評定
  ⑴兩支標準鉑電阻溫度計之間短期穩定性引入的標準不確定度u2.1
  兩支標準鉑電阻溫度計,在短期內(―般不超過lOmin)互相產生的變化估計為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準不確定度u2.2
  數字多用表分辯力為0.1mΩ(使用Pt25Ω鉑電阻相當于1mk),讀數區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兩測量孔內溫度變化不一致引入的標準不確定度u2.3
  兩支鉑電阻溫度計分別插在兩個孔內,兩個孔內溫度變化存在不一致的可能,估計不超過1mk,取半寬區間為0.5mk,按均勻分布處理,則:
  u2.3=0.5/√3=0.29(mk)
  4.3 u(△t B-O)項引入的標準不確定度分量u3
  主要包括兩支標準鉑電阻溫度計差值的短期穩定性,電測儀表分辨力、兩側量孔內溫度變化不一致性等(由于兩支鉑電阻量程基本一致時)電測儀表短期穩定性引入的不確定度可以忽略),屬B類評定
  ⑴兩支標準鉑電阻溫度計,在短期內(一般不超過10min)相互產生的變化估計為1mk,按均勻分布處理,則
  u3.1=1√3=0.58(mk)
  ⑵電測儀表分辨力引入的標準不確定度u3.2
  數字多用表分辨力為0.1mΩ(使用Pt25Ω鉑電阻相當于1mk),讀數區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
  u3.2=0.5√3=0.29(mk)
  ⑶兩測量孔內溫度變化不一致引入的標準不確定度u3.3
  兩支鉑電阻溫度計分別插在兩個孔內,兩個孔內溫度變化存在不一致的可能,估計不超過1mk,取半寬區間為0.5mk,按均勻分布處理,則
  u3.3=0.5√3=0.29(mk)
  5 合成標準不確定度
  uc=1√u1+u2+u3=2.24(mk)
  6. 擴展不確定度取k=2,則
  U=k×uc≈4(mK)
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