1、一體化溫度變送器校準(zhǔn)原理
本文依據(jù)JJF 1183-2007《溫度變送器校準(zhǔn)規(guī)范》，對一體化溫度變送器進(jìn)行了示值校準(zhǔn)。校準(zhǔn)環(huán)境條件：溫度20℃、相對濕度42%RH。一體化溫度變送器校準(zhǔn)原理圖如圖1所示。將一體化溫度變送器放入干式計(jì)量爐插口中，干式計(jì)量爐讀數(shù)顯示溫度值，溫度變送器將溫度信號轉(zhuǎn)換成4-20mA的直流信號輸出，用過程校驗(yàn)儀YR100讀取輸出的信號值。
圖1 一體化溫度變送器校準(zhǔn)原理圖
被檢產(chǎn)品為昌暉儀表制造有限公司生產(chǎn)的智能一體化溫度變送器，型號規(guī)格為SBZP1-13103-400/250-0/100-2，量程為0-100℃，輸出信號為4-20mA，校準(zhǔn)點(diǎn)為50℃。
2、數(shù)學(xué)模型
.........................................公式①公式①中：△It為變送器在溫度t時的測量誤差；Id為變送器的輸出電流值；Im為變送器的輸出量程；tm為變送器的溫度輸入量程；ts為變送器的輸入溫度值；t0為變送器輸入的下限溫度值；I0為變送器輸出電流的理論下限值。
由式①得△It對Id和ts的靈敏系數(shù)分別為：
由于以下分析中Id的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量和ts的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量之間相互獨(dú)立，故：
3、輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定
①Id標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定
u(Id)來源有兩部分，測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(Id1)和過程校驗(yàn)儀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(Id2)。
a、測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(Id1)
采用A類方法評定。按照J(rèn)JF 1183-2007《溫度變送器校準(zhǔn)規(guī)范》，對被校溫度變送器進(jìn)行三個循環(huán)的測量，在50℃校準(zhǔn)點(diǎn)所得測量值Id為：11.9872，,1.9874,11.9875,11.9878,11.9872，11.9873mA。平均值Id=11.9874mA，實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差s=0.23μA，實(shí)際測量以平均值為測量結(jié)果，則：
自由度：vu(Id1)=n-1=6-1=5
b、過程校驗(yàn)儀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(Id2)
采用B類方法評定。YR100過程校驗(yàn)儀，直流電流測量±0-30mA，最大允許誤差：△=±(0.01%RD+0.01%F.S)=±(0.01%×12+0.01%×30)mA=0.0042mA=±4.2μA。
按均勻分布考慮，包含因子
，則由過程校驗(yàn)儀引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度
?？煽砍潭葹?0%，則自由度vu(Id2)=50。c、標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(Id)的計(jì)算
由于u(Id1)和u(Id2)相互獨(dú)立，因此：
，自由度：
②ts標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定
u(ts)來源有三部分：干式計(jì)量爐不確定度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(ts1)、溫度不均勻性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(ts2)和溫度波動引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(ts3)。
a、干式計(jì)量爐不確定度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(ts1)
由中國計(jì)量科學(xué)研究院出具的校準(zhǔn)證書知，擴(kuò)展不確定度U=0.05℃，k=2則引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(ts1)=U/k=0.025℃。可靠程度為90%，則自由度vu(ts1)=50。
b、干式計(jì)量爐溫度不均勻性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(ts2)
干式計(jì)量爐溫度不均勻性±0.02℃，屬于均勻分布，包含因子k=
，則
可靠程度為90%，則自由度vu(ts2)=50。
c、干式計(jì)量爐溫度波動引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(ts3)
在50℃時溫度波動±0.001℃，均勻分布，包含因子k=
，則
可靠程度為90%，則自由度vu(ts3)=50。
d、標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u(ts)的計(jì)算
由于u(ts1)、u(ts2)和u(ts3)相互獨(dú)立，因此：
， 自由度：
③標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表
標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表
標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 不確定度來源 標(biāo)準(zhǔn)不確定度 靈敏系數(shù)ci |ci|u(xi) 自由度
u(Id) Id標(biāo)準(zhǔn)不確定度 0.0024mA 1 0.0024mA 5
u(Id1) 測量重復(fù)性 0.0024mA 5
u(Id2) 過程校驗(yàn)儀示值誤差 0.0024mA 50
u(ts) ts標(biāo)準(zhǔn)不確定度 0.0028℃ 0.0045mA 75
u(ts1) 干式爐示值誤差 0.025℃ 50
u(ts2) 溫度不均勻 0.012℃ 50
u(ts3) 溫度波動 0.0006℃ 50
4、一體化溫度變送器測量不確定度評定與結(jié)果表述
①合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算
由于Id的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量和ts的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量之間相互獨(dú)立，則
合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：
有效自由度：
②擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不確定度
取包含概率p=95%，有效自由度veff=56，查t分布表得：kp=t95(56)=2.004，擴(kuò)展不確定度：U95=kp×uc(△It)=2.004×0.0051=0.011mA
③結(jié)果表述
一體化溫度變送器在50℃測量結(jié)果表示為：△I50=0.013mA；U95=0.011=mA，veff=56。
本文昌暉儀表結(jié)合實(shí)際一體化溫度變送器計(jì)量檢定工作，依據(jù)JJF 1183-2007《溫度變送器校準(zhǔn)規(guī)范》和計(jì)量基礎(chǔ)知識與專業(yè)規(guī)范，對一體化溫度變送器測量不確定度進(jìn)行了評定。
