标准水银温度计检定技术报告

计量标准技术报告

计 量 标 准 名 称 建立计量标准单位 计量标准负责人 筹建起止日期

标准水银温度计标准装置

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、建立计量标准的目的………………………………………………………………⑴ 二、计量标准的工作原理及其组成……………………………………………………⑴ 三、选用的计量标准器及主要配套设备………………………………………………⑴ 四、计量标准的主要技术指标…………………………………………………………⑵ 五、环境条件……………………………………………………………………………⑶ 六、计量标准的量值溯源和传递框图…………………………………………………⑶ 七、计量标准的测量重复性考核………………………………………………………⑸ 八、计量标准的稳定性考核……………………………………………………………⑻ 九、测量不确定度评定…………………………………………………………………⑾ 十、计量标准的测量不确定度验证……………………………………………………⒂ 十一、结论………………………………………………………………………………⒃ 十二、附加说明…………………………………………………………………………⒃

一、建立计量标准的目的 为了加强全市温度计的监督管理，保证量值传递的准确性，保证企业质量的可靠性，加快菏泽经济发展的需求，建立本标准。 二、计量标准的工作原理及其组成 用标准水银温度计作为标准器，将标准器和被检温度计放入恒温槽中，采用比较法对被检温度计进行检定，并根据检定规程判定其是否合格。 -1-

三、选用的计量标准器及主要配套设备 名 称 型号 测量范围 不确定度或准确等级或最大允许误差 标准 制造厂及 出厂编号 检定 证书号 标准水银温度计 棒式 (0～300) ℃ 、 计 量 标 准 器 / / -2-

四、计量标准的主要技术指标 标准水银温度计的准确度等级：标准； 恒温水槽最大温差小于0.02℃； 恒温油槽最大温差小于0.02℃； 冰点槽最大温差小于0.1℃； 五、环境条件 项目 要 求 实际情况 结论 温 度 （15～35）℃ 25℃ 符合要求 湿 度 / / -3-

六、计量标准的量值溯源和传递框图 上 一 级 计 量 器 具 二等铂电阻温度计标准装置 二等 （-30~300）℃ 比较法 本 级 计 量 器 具 标准水银温度计 (0～300)℃ 标准 比较法 下 一 级 计 量 器 具 工作用玻璃 液体温度计 （0～300）℃ 工作用 石油产品用玻 璃液体温度计 （0～300）℃ 工作用 电接点玻璃 水银温度计 （0～300）℃工作用 半导体 点温计 （0～300）℃ 工作用 双金属 压力式 温度计 温度计（0～300）℃（0～300）℃工作用 工作用 气象用玻璃液体表 （0～300）℃ 工作用 -4-

七、计量标准的重复性试验 试验时间 测量 值 年 月 年 月 年 月 年 月 测量次数 试验条件 2 3 4 5 6 7 8 9 10 y s(yi)(yi1niy)2 n1结 论 试验人员 -5-

八、计量标准的稳定性考核 考核时间 测量值(100℃) 测量次数 核查标准 2011年7月 2011年8月 2011年9月 2011年10月 年 月 取一支（0~100）℃的温度计，在100℃的点上进行测量。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 yi 100.02 100.02 100.02 100.02 100.02 100.02 100.02 100.02 100.02 100.02 100.02 100.03 100.03 100.03 100.03 100.03 100.03 100.03 100.03 100.03 100.03 100.03 0.01 100.03 100.03 100.03 100.03 100.03 100.03 100.03 100.03 100.03 100.03 100.03 0.00 0.2℃ 100.03 100.03 100.03 100.03 100.03 100.03 100.03 100.03 100.03 100.03 100.03 0.00 变化量yiyi1允许变化量 结 论 考核人员 / / -6-

八、测量不确定度评定 标准水银温度计标准装置检工作用玻璃液体温度计的不确定度分析 1、测量过程的简单描述 本方法适用于我所标准水银温度计标准装置检工作用玻璃液体温度计结果的不确定度分析。 测量依据：JJG130-2004《工作用玻璃液体温度计检定规程》 测量范围：(0～300)℃ 测量标准：标准水银温度计 被测对象：工作用玻璃液体温度计(0.1分度、0.2分度、0.5分度、1.0分度、2.0分度、5.0分度) 测量条件：恒温槽：工作区水平温差；水槽：≤0.02℃；低温槽、油槽：≤0.02℃ 测量过程：用比较法将标准器与被检温度计同置于恒温槽中，待示值稳定后，按标准被检被检标准的次序依次读取温度计示值（这样读数作为一个往返），每支温度计往返2次共读数4次，分别求得标准和被检的示值平均值，然后通过公式计算得出示值修正值。 2、建立数学模型 x = t标－t + d标 ⑴ 式⑴中：x：被检温度计的示值修正值； t标 ：标准水银温度计的4次读数平均值； t：被检温度计的4次读数平均值； d标：标准水银温度计检定证书上给出的检定点名义温度对应的分度修正值。 3、根据数学模型列出各个不确定度分量的来源（即输入量xi） 根据计量标准考核规范中的说明，如果该计量标准可以检定或校准多个参量，则一般应分别给出各参量的测量不确定度，所以取4个典型的检定点（0℃、90℃、200℃、300）分别计算标准装置在各点的测量不确定度，见表1。 表1 标准装置在测量各点温度时的不确定度来源 输入量 序号 u(x11) t标－t u(x1) 不确定度来源 测量重复性（包含了温度计本身的短期不稳定性和恒温槽的波动） 不确定度类别 A B B B u(x12) 温场不均匀性 u(x13) 读数估读引入 标准器引入 d标 u(x2) 4、评定各输入量的标准不确定度u(xi)，并给出与各输入量对应的标准不确定度分量ui ( y)。 ⑴计算由t标－t引入的不确定度u(x1) ①计算重复测量引入的不确定度分量u(x11) 在四个点、每个不同的分度值各选三支足够稳定的被检温度计做为被测对象，在一周时间内用 -7-

所建立的计量标准重复测量，各得到10个观测值（标准读数和被检读数之间的差值），见表2和表3。 表2 重复测量得到的观测值（以0.1分度为例） （单位：℃） 读数次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 01 0.11 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.12 0.13 0.13 0.13 02 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.06 0.06 0.06 0.07 03 -0.08 -0.08 -0.07 -0.07 -0.07 -0.07 -0.07 -0.06 -0.06 -0.07 11 -0.02 -0.02 -0.01 -0.01 -0.01 -0.02 -0.02 -0.02 -0.03 -0.03 90 12 0.01 0.01 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.03 13 0.05 0.05 0.06 0.06 0.07 0.07 0.07 0.06 0.06 0.06 (xSk =i110ix)2 0.007 0.008 0.009 0.011 0.011 0.012 n1合并以上样本偏差得到： 1320℃：Sp =Sk= 6.7mK， ν1=27 3k113290℃：Sp =Sk= 5.1mK， ν1=27 3k1132200℃：Sp =Sk= 8.4mK， ν1=27 3k1132300℃：Sp =Sk= 11mK， ν1=27 3k1获得了各点的合并样本偏差Sp以后，所建立的标准装置在实际测量中对被测量进行4次重复测量，以4次测量的平均值作为测量结果，所以： 0℃：u(x11)= Sp /4=3.4mK，ν(x11)=27 90℃：u(x11)= Sp /4=2.6mK，ν(x11)=27 200℃：u(x11)= Sp /4=4.2mK，ν(x11)=27 300℃：u(x11)= Sp /4=5.5mK，ν(x11)=27 同理得到0.2分度、0.5分度、1分度、2分度、5分度的u(x11)和ν(x11)。 标准不确定度u(x11)和自由度ν(x11)总结如下，见表4。 -8-

表4 标准不确定度u(x11)和自由度ν(x11) 温度点 0℃ 90℃ 200℃ 300℃ 标准不确定度 0.1 3.3 3.4 4.2 5.5 0.2 6.4 7.6 9.5 10 0.5 18 15 21 24 1 21 20 23 28 2 28 25 28 32 5 36 34 38 42 0.1 27 27 27 27 0.2 27 27 27 27 自由度 0.5 27 27 27 27 1 27 27 27 27 2 27 27 27 27 5 27 27 27 27 ②温场不均匀性引入的不确定度u(x12) 低温槽和油槽工作区域最大温差不超过20mK，按均匀分布，u(x12)=20/3=11.5mK，不可靠程度估计为10%，则自由度ν(x12)= 1=50 。 22(10%)对水槽，工作区域最大温差不超过20mK，按均匀分布，203=11.5mK，不可靠程度估计为10%，则自由度ν(x12)= 1=50 。 22(10%)标准不确定度u(x12)和自由度ν(x12)总结如下，见表5。 表5 标准不确定度u(x12)和自由度ν(x12) 温度点 0℃ 90℃ 200℃ 300℃ 标准不确定度 0.1 11.5 11.5 11.5 11.5 0.2 11.5 11.5 11.5 11.5 0.5 11.5 11.5 11.5 11.5 1 2 5 0.1 50 50 50 50 0.2 50 50 50 50 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5 11.5 自由度 0.5 50 50 50 50 1 50 50 50 50 2 50 50 50 50 5 50 50 50 50 ③读数引入的标准不确定度u(x13) 通过读数望远镜可估读至分度值的1/10，误差区间的半宽为分度值的1/20，其分布为均匀分布。 0.1分度时：u(x13)=100100=2.9mK 0.2分度时：u(x13)==5.8mK 2032035001000=14.4mK 1分度时：u(x13)==29mK 20320320005000=58mK 5分度时：u(x13)==144mK 2032031=50 2(10%)20.5分度时：u(x13)=2分度时：u(x13)=不可靠程度估计为10%，则自由度ν(x13)= 标准不确定度u(x13)和自由度ν(x13)总结如下，见表6。 -9-

表6 标准不确定度u(x13)和自由度ν(x13) 温度点 0℃ 90℃ 200℃ 300℃ 标准不确定度(mK) 0.1 2.9 2.9 2.9 2.9 0.2 5.8 5.8 5.8 5.8 0.5 14.4 14.4 14.4 14.4 1 29 29 29 29 2 58 58 58 58 5 144 144 144 144 0.1 50 50 50 50 0.2 50 50 50 50 自由度 0.5 50 50 50 50 1 50 50 50 50 2 50 50 50 50 5 50 50 50 50 u4(x1)根据公式u(x1)=u(x11)u(x12)u(x13)和ν(x1)=4计算出u(x1)u(x11)u4(x12)u4(x13)(x11)(x12)(x13)222和ν(x1)，然后由c1=x=1和u1(y)= c1u(x1)，得到各温度点的u1(y)和ν(x1)，汇总于表7。 (t标t)表7 标准不确定度u1(y)和自由度ν(x1) 标准不确定度(mK) 自由度 5 0.1 99 65 69 76 0.2 109 102 97 95 0.5 67 104 72 62 1 81 93 91 83 2 70 70 73 77 5 56 55 57 59 温度点 0℃ 90℃ 200℃ 300℃ 0.1 7.3 12.3 12.6 13.1 0.2 10.4 15.0 16.0 16.3 0.5 1 2 23.8 36.3 64.7 148.5 23.8 37.1 64.2 148.0 27.9 38.8 65.4 149.0 30.3 41.9 67.2 150.4 ⑵计算由d标引入的不确定度u(x2) 0℃：U95=29mK，νeff =100 90℃：U95=21mK，νeff =100 200℃：U95=28mK，νeff =100 300℃：U95=34mK，νeff =100 包含因子k=1.984，所以： 0℃：u(x2)=29/1.984=15mK 90℃：u(x2)=21/1.984=10mK 200℃：u(x2)=28/1.984=14mK 300℃：u(x2)=34/1.984=17mK 不可靠程度估计为10%，则自由度ν(x2)=1=50 22(10%)c2 =x=1 d标0℃：u2(y)= c2u(x2)=15mK 90℃：u2(y)= c2u(x2)=10mK 200℃：u2(y)= c2u(x2)=14mK 300℃：u2(y)= c2u(x2)=17mK 5、计算合成标准不确定度uc(y)和有效自由度νeff -10-

uc4(y)根据公式uc(y)=u(y)u(y) νeff =4计算合成不确定度。 4u1(y)u2(y)(x1)(x2)2122结果汇总于表8。 表8 合成不确定度uc(y)和有效自由度νeff 温度点 0℃ 90℃ 200℃ 300℃ 标准不确定度(℃) 0.1 0.2 0.5 1 2 5 0.1 74 0.2 99 177 183 210 0.017 0.018 0.028 0.039 0.066 0.149 自由度 0.5 108 143 105 104 1 106 102 112 108 2 78 74 80 85 5 57 55 59 60 0.016 0.018 0.026 0.038 0.065 0.148 145 0.019 0.021 0.031 0.041 0.067 0.150 174 0.021 0.024 0.035 0.045 0.069 0.151 159 6、计算扩展不确定度Up 取置信概率p=95%，0.1分度、2分度、5分度按有效自由度为50，0.2分度、0.5分度、1分度按有效自由度为100，查t分布表，得覆盖因子分别为k=2.01和k=1.984，结果汇总于表9。 表9 扩展不确定度U95和有效自由度νeff 温度点 0℃ 90℃ 200℃ 300℃ 标准不确定度(℃) 0.1 0.2 0.5 1 2 0.13 0.13 0.13 0.14 5 0.30 0.30 0.30 0.30 0.1 50 50 50 50 0.2 100 100 100 100 0.034 0.036 0.056 0.078 0.032 0.036 0.052 0.075 0.038 0.042 0.062 0.081 0.042 0.048 0.069 0.089 自由度 0.5 100 100 100 100 1 100 100 100 100 2 50 50 50 50 5 50 50 50 50 -11-

九、计量标准的测量不确定度验证 选一支范围为(200～250)℃的温度计，本装置检定数据与省院所检定数据（同等）比对结果如下。 比对点（℃） 200 210 220 230 240 250 省院 -0.02 0.03 -0.02 0.05 -0.02 0.16 本所 -0.02 0.04 -0.01 0.03 -0.02 0.14 比对差值 0.00 0.01 -0.01 0.02 0.00 0.02 比对最大差值为0.02℃，0.02＜2U，经比对总不确定度验证合格。 -12-

十、结论 该计量标准的总不确定度以及测量重复性，经验证都符合国家计量标准考核规范的要求，可以作为标准装置开展气象用玻璃液体温度表、工作用玻璃液体温度计、石油产品用玻璃液体温度计、电接点玻璃水银温度计、半导体点温计、双金属温度计、压力式温度计的检定工作。 十一、附加说明 -13-