二等水银温度表标准装置计量标准技术报告

计量标准技术       计 量 标 准 名 称 二等水银温度表标准装置         建立计量计量标准单位                                      计 量 标 准 负 责 人                                                  筹 建 起 止 日 期                                说    明     1. 申请建立计量标准应填写《计量标准技术报告》。计量标准考核合格后由申请单位存档。     2.《计量标准技术报告》由计量标准负责人填写。     3.《计量标准技术报告》用计算机打印或墨水笔填写，要求字迹工整清晰。 目    录 一、计量标准的工作原理及其组成------------------------------------------------------------- ( 1 ) 二、选用的计量标准器及主要配套设备------------------------------------------------------- ( 2 ) 三、计量标准的主要技术指标------------------------------------------------------------------- ( 3 ) 四、环境条件---------------------------------------------------------------------------------------- ( 3 ) 五、计量标准的量值溯源和传递框图---------------------------------------------------------- ( 4 ) 六、计量标准的测量重复性考核---------------------------------------------------------------- ( 5 ) 七、计量标准的稳定性考核---------------------------------------------------------------------- ( 6 ) 八、测量不确定度评定---------------------------------------------------------------------------- ( 7 ) 九、计量标准的测量不确定度验证------------------------------------------------------------- ( 9 ) 十、结论---------------------------------------------------------------------------------------------- (10) 十一、附加说明------------------------------------------------------------------------------------- (10) 一、计量标准的工作原理及其组成 用二等标准水银温度计做标准器与被检温度计，双金属温度计等进行比较检定 插入检定槽中，仔细调控好检定点的槽内温度，稳定时间满足规程要求后，开始读数。读数顺序为： (第一人)标准 →被检1 →被检2 →被检3→…被检n ↓ 标准←被检1 ← 被检2 ← 被检3←…被检n(另一人) 由此，读取一对数据。每个检定点的读数，有机液体温度表不少于一对，其它温度表应不少于两对。读数完毕计算标准温度表的读数平均值并加上其修正值，结果不应超过0.1℃。 ·1· 二、选用的计量标准器及主要配套设备 计  量  标  准  器 名  称 型  号 测量范围 不确定度或 准确度等级或 最大允许误差 制造厂及 出厂编号 检定 证书号 标准水银温度计 二等 主  要  配  套  设  备 冰点器 Φ110×150 0 ℃ / 水恒温槽 HWY-1 100℃ ±0.01 油恒温箱 HWS-1 300℃ ±0.01 ·2· 三、计量标准的主要技术指标   二等标准水银温度计   测量范围（-20-350）℃ 四、环境条件 项 目 要    求 实际情况 结论 温 度 （20±10）℃/ /25℃ /合格 湿 度 ≤85%RH /75%RH /合格 ·3· 五、计量标准的量值溯源和传递框图 上 一 级 计 量 器 具   （比较法） 本 二等标准水银温度计 -30-350℃ 站 计 量 器 具     （比较法） 工作用玻璃液体温度计 双金属温度计 压力式温度计 下 一 级 计 量 器 具 ·4· 六、计量标准的测量重复性考核 用（-30-0）℃标准水银温度计对0.2分度0℃，对工作温度计进行10次连续测量得到测量列，并用贝塞尔公式进行计算 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 量值（℃） 0.01 0.02 0.03 0.01 0.01 0.02 0.03 0.02 0.03 0.02 0.02   E=0.02℃          　S=  ==0.008℃ 用（50-100）℃标准水银温度计对分度值0.2℃， 50-100℃工作温度计连续测量10次，并用贝塞尔公式进行计算 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 量值（℃） 100.02 100.04 100.04 100.04 100.02 100.02 100.03 100.03 100.03 100.03 100.03   E=100.03℃          　S=  ==0.0094℃ 用（150-200）℃标准水银温度计对（150-200℃）分度值0.2℃，工作用温度计连续测量10次得到测量列，并用贝塞尔公式进行计算 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 量值（℃） 200.02 200.04 200.03 200.03 200.03 200.03 200.03 200.03 200.03 200.03 200.03   E=200.03℃          　S=  ==0.0047℃ ·5· 七、计量标准的稳定性考核 选一示值稳定的工作温度计，每隔两个月进行一组n次测量，n＞6 ，共进行m组，m＞4，若条件满足满足条件下，要求|ymax-ymin|≤  v为扩展不确定度 0℃测时： 次数 1 2 3 4 5 6 量值℃ 0.09 0.08 0.08 0.09 0.09 0.09 0.085 =0.085℃  用同样方法测得=0.096℃   =0.098 ℃  =0.099℃     ︱-︱=︱0.099—0.085︱=0.014℃    v=0.05℃  0.014＜0.05℃ 100℃时测得： 次数 1 2 3 4 5 6 量值℃ 99.9 99.98 99.98 99.99 99.99 99.98 99.985 =99.985℃  同样方法测得=99.96℃  =99.97℃  =99.965℃      ︱99.985-99.965︱＜0.04    v=0.04℃  0.025≤0.04℃ 200℃时测得： 次数 1 2 3 4 5 6 量值℃ 200.10 200.10 200.08 200.10 200.08 200.08 200.09 =200.09℃  同样方法测得=200.05℃  =200.07 ℃  =200.06℃        ︱-︱=︱200.09—200.05︱＜0.05  v=0.05℃    0.04℃≤0.05℃ ·6· 八、测量不确定度评定 1.概述 1.1测量依据：JJG130-84工作用玻璃液体温度计检定规程             JJG226-89双金属温度计检定规程             JJG130-84压力式温度计检定规程 1.2测量标准：二等标准水银温度计； 1.3被对象：工作用玻璃液体温度计，双金属温度计，压力式温度计； 1.4测量环境条件：温度（20±10）℃    相对湿度≤85% 1.5测量条件：恒温槽工作区水平温差：水槽0.01℃  低温槽、油槽≤0.015℃ 2.测量的数学模型 =T+d-t   x =工作用玻璃液体温度计的示值修正值； :槽中实际温度； :二等标准水银温度计读值； d:二等标准水银温度计在温度点上的示值修正值； t：工作用玻璃液体温度计的读值 6、测量不确定度报告与表示 0℃      0.1分度    V95=0.04℃      Veff=50           0.2分度    V95=0.05℃      Veff=50 0.5分度    V95=0.08℃      Veff=27 1分度    V95=0.14℃      Veff=18 100℃    0.1分度    V95=0.03℃      Veff=50 0.2分度    V95=0.04℃      Veff=50 0.5分度    V95=0.07℃      Veff=21 1分度    V95=0.14℃      Veff=16 200℃      0.1分度    V95=0.05℃      Veff=50 0.2分度    V95=0.05℃      Veff=50 0.5分度    V95=0.08℃      Veff=35 1分度    V95=0.15℃      Veff=20 用二等标准水银温度计作标准，对工作用玻璃液体温度计，双金属温度计及压力式温度计进行示值检定并对其进行不确定度分析中，以对玻璃液体温度计为例，进行分析，当满足要求时，双金属及压力式温度计即能满足检定工作需要。 3、输入量标准不确定度的评定： 3.1输入量T的标准不确定度U(T)由三部分组成。 3.1.1输入量T1的标准不确定度U(T1)的评定 该次不确定度主要来源于恒槽的波动，标准温度计的稳定性，均含引入温度，检定结果的不重复性，用重复性测量的方法测得以0℃、100℃、200℃，检测点为例，用同一标准对三支温度计分别检测以分度值为0.1分度为例，测得数据如下： 次数 标准℃ 被检℃ 标准℃ 被检℃ 标准℃ 被检℃ 0℃ 100℃ 200℃ 1 0.05 0 100.09 100.15 200.05 199.97 2 0.05 0 100.09 100.15 200.05 199.97 3 0.05 0 100.09 100.16 200.05 199.97 4 0.05 0 100.09 100.16 200.05 199.97 5 0.05 0 100.09 100.15 200.06 199.97 6 0.05 0 100.08 100.16 200.06 199.97 7 0.05 0.01 100.08 100.15 200.05 199.96 8 0.05 0.01 100.09 100.15 200.05 199.96 9 0.04 0.01 100.09 100.15 200.05 199.96 10 0.04 0.01 100.09 100.15 200.06 199.96 标准偏差 0.04 0.005 0.004 0.005 0.005 0.005 标准偏差s的为 S=  再取4组工作用温度计用二等标准温度计用同样的方法检定并计算其结果如下： 温度℃ 0℃ 100℃ 200℃ 0.1分度 S2:(mk) 4 4 4 4 5 5 S3:(mk) 4 4 4 5 5 5 S4:(mk) 4 5 4 4 5 5 S5:(mk) 4 5 4 5 5 5 0.2分度 S1:(mk) 4 9 4 6 5 10 S2:(mk) 4 7 4 9 5 9 S3:(mk) 4 10 4 7 5 11 S4:(mk) 4 11 4 9 5 10 S5:(mk) 4 9 4 10 5 10 0.5分度 S1:(mk) 4 24 4 21 5 26 S2:(mk) 4 26 4 24 5 24 S3:(mk) 4 21 4 16 5 24 S4:(mk) 4 24 4 21 5 26 S5:(mk) 4 21 4 24 5 21 1分度 S1:(mk) 4 48 4 42 5 48 S2:(mk) 4 52 4 42 5 48 S3:(mk) 4 42 4 48 5 42 S4:(mk) 4 48 4 42 5 52 S5:(mk) 4 42 4 48 5 52 Sp=        在实际计算中的4次测量结果计算 u(T1)= V(T1)=5*9=45      结果如下表 温度点℃ 0℃ 100℃ 200℃ Sp(T1)(mk) 4 4 5 u(T1)(mk) 2 2 3 3.1.2  温场不均匀性引入的不确定度u(T2)的评定  因感温泡只在同一水平面上，所以只考虑水平差对于水槽，a=0.01℃,油槽和低温槽水平差也在0.05℃均匀分布 u(T2)= =6mk  (0-100℃段)  0℃及100-200℃为0.015℃ u(T2)= =9mk    估计=0.10    V(T2)=50 3.1.3、输入量T的标准不确定度u(T)的评定 u(T)=    自由度  ==50 输入量T的标准不确定度及自由度 温度点℃ 0℃ 100℃ 200℃ U(T)(mk) 9 7 10 V(T) 54 60 60 3.2输入量d的标准不确定度u(d)的评定 该项不确定度由标准不确定度引入由规程可知 0℃    v99=40mk  100℃  v99=30mk    200℃  v99=50mk    包含因子k=2.58 0℃  u(d)==15.5mk ；    100℃ u(d)= =15.5mk ；  200℃        u(d)= =15.5mk ； 不可靠性低于10%    vd=50 3.3  输入量t的标准不确定度u(t1)评定   该项不确定度主要来源于恒温器的波动，被检温度计短期不确定度等，采用重复性测量得到测量列，如前表0℃、100℃、200℃中10次测得值，实际以4次测得平均值为测量结果。 u(T1)=       vt1=5×(10-1)=45 分度种类 温度点 0℃ 100℃ 200℃ 0.1分度 2 2 3 0.2分度 5 4 5 0.5分度 12 11 13 1分度 24 23 25 3.3.2孤读误差引入的不确定度u(T2)的评定，估读误差区间a=0.1分度值，服从均匀分布 0.1分度u(t2)=0.1*100/=6mk 0.2分度u(t2)=0.1*200/=12mk 0.5分度u(t2)=0.1*500/=29mk 1分度u(t2)=0.1*1000/=58mk 后计不确定度为20%时Vt2=12 3.3.3、输入量t的标准不确定度u(T2)的评定 u(T)=    自由度  = 计算结果如下： 分度种类 温度点 0℃ 100℃ 200℃ U(t)(mk) vt U(t)(mk) vt U(t)(mk) vt 0.1分度 6 14 6 14 7 18 0.2分度 13 16 13 14 13 18 0.5分度 32 16 31 15 32 17 1分度 63 16 62 15 64 16 4、合成标准不确定度的评定 4.1灵敏系数 数学模型    =T+d-t  c1=1  c2=1  c3=-1 标准不确定度汇总表 标准不确定度分量 不确定度来源 标准不确定度 Ci ∣Ci∣u(xi) 0℃ 100℃ 200℃ 0℃ 100℃ 200℃ U（T） 标准测量重复性温场不均匀 9 7 10 1 9 7 10 U（d） 标准器的不确定度 16 12 20 1 16 12 20 U（T） 1、被检的重复性2估读误差 0.1 6 6 7 6 6 7 0.2 13 13 13 13 13 13 0.5 32 31 32 32 31 32 1 63 62 64 63 62 64 自由度 温度点℃ 0℃ 100℃ 200℃ V(T) 54 60 60 V(d) 50 50 50 V(t) 16 15 17 4.合成标准不确定度的计算 输入量T、d、t彼此独立不相关，合成标准不确定度计算如下： 自由度列于下表 分度种类 温度点 0℃ 100℃ 200℃ 01分度 91 95 86 0.2分度 79 52 90 0.5分度 27 21 35 1分度 18 16 20 5、扩展不确定度的评定 取置信概率P=95%，查t分布表，有效自由度，自由度大于50小于100按50计算 V95=t95()×UC(x) 分度种类 温度点 0℃ 100℃ 200℃ 01分度 2.01 2.01 2.01 0.2分度 2.01 2.01 2.01 0.5分度 2.06 2.09 2.03 1分度 2.01 2.12 2.09 扩展不确定度：V95 分度种类 温度点 0℃ 100℃ 200℃ 01分度 0.04 0.03 0.05 0.2分度 0.05 0.04 0.05 0.5分度 0.08 0.07 0.08 1分度 0.14 0.14 0.15 ·7· 九、计量标准的测量不确定度验证 用两条相同等级的标准温度计检定0-100℃,0.1分度，150-300℃,0.2分度测得测得为Y1和Y2  当各项条件满足情况下，要求y1- y2∣≤1.63a  a为不确定度 。     （0-100℃）时    0.2分度    测得y1=100.06℃；      y2=100.03℃    a=30mk   y1- y2∣= 100.06-100.03∣≤1.63×30 mk          0.03℃＜0.049℃    （150-200℃）时    0.2分度    测得y1=200.09℃；    y2=200.02℃    a=50mk   y1- y2∣≤1.63a              200.09-200.02≤1.63×50    0.07℃＜82 mk   70 mk＜82 mk    0.07℃＜0.082℃   ·8· 十、结论 1. 标准不确定度：V95;0℃时，0.1分度-1分度时 （1）U95 =0.04℃-0.14℃  =50  100℃时，0.1分度-1分度时  （2）U95 =0.03℃-0.14℃  =50  200℃时，0.1分度-1分度时  （3）U95 =0.05℃-0.15℃  =50    2.计量标准不确定度得到验证 3.计量标准稳定性得到验证 十一、附加说明 1. 检定规程  TTG130-84 工作用玻璃液体温度计 TTG226-89 双金属温度计 TTG310-83 压力式温度计     2.计量 9.