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热电偶法测量温度的不确定评估及分析

   日期:2011-04-28     来源:环球家电网    
核心提示:测量微波炉风扇电机(以下简称电机)外壳温度,评定与分析其不确定度

  一、测量微波炉风扇电机(以下简称电机)外壳温度,评定与分析其不确定度

  1检测方法和步骤

  按GB4706.21-2002要求,测量样品在1.06倍额定电压及正常工作条件下的电机外壳的温度。

  ①将环境温度设为20℃,使被测样品的温度达到室温;

  ②将热电偶通过金属箔牢固地粘贴在电机表面(顶部),热电偶与温度采集器连接,通过温度采集器的显示屏读出所测温度;

  ③稳压电源供电被测样品,器具连续运行至稳定;

  ④通过温度采集器记录器具外壳的温度;

  ⑤切断电源,使被测样品温度冷却至室温;

  ⑥重复③-⑤5次,以获取5次的温度数据。

  注:所使用的温度采集器为日本横河电器公司生产的DX230-1-2型数据采集器,可直接读数,热电偶为T型铜-康铜热电偶。

  2 数学模型

  T=T2+T0

  式中:T2 ,试验结束时的温度显示值,℃;

  T0,温度采集器的校准修正值,℃。

  3 不确定度分量的识别与量化

  3.1标准不确定度

  3.1.1不确定度来源有:

  ①进行多次重复测量的重复性误差,可用A类不确定度判定;

  ②由温度采集器的测量准确度引起的测量不确定度,此类不确定度可用该仪器的校准证书的信息,通过B类不确定度判定;

  ③由热电偶的特性产生的测量偏差,可作为B类不确定度判定;

  ④电机表面的热稳定是一个动态平衡的状态。试验人员对热稳定性判定和读数的随机性产生的测量不确定度,可用B类不确定度判定;

  ⑤在装有温度调节装置的试验房间内,环境温度一般在温度调节装置设定的温度点附近波动,由房间温度引起压电机机壳温度测量的不确定度可用B类不确定度判定;

  ⑥热电偶由试验人员通过粘性金属箔粘接在电机表面,通常固定在电机的顶部,经验证明由粘贴位置(顶部不同位置)与粘贴方式产生的电机机壳温度测量的不确定度极小,可以忽略不计;

  ⑦被测样机通过稳压电源供电,电压的波动范围在±1%以内,由电压的波动所引起电机机壳温度测量的不确定度,可以忽略不计。

  注: 不确定度的A类评定,也称A类不确定度评定,用于对测量列进行统计分析的方法来评定的标准不确定度;

  不确定度的B类评定,也称B类不确定度评定,用于不同于对测量列进行统计分析的方法来评定的标准不确定度。

  3.1.2 A类不确定度评定

  试验中对风扇电机的外壳温度进行了5次重复测量,通过下列公式计算测量结果的标准不确定度:

  ①电机机壳温度测量数据:

  No. 1 2 3 4 5

  T2(℃) 77.0 77.2 77.3 77.2 77.2

  T0(℃) -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2

  T(℃) 76.8 77.0 77.1 77.0 77.0

  ②不确定度u1的计算:

  = = (76.8+77.0+77.1+77.0+77.0) = 77.0 ℃

  u = = = = 0.05 ℃

  3.1.3 B类不确定度评定

  ①温度采集器的校准

  查得温度采集器的测量精度:±(0.05%×读数+0.5℃),假定为矩形分布,试验测得的平均温度为77.0℃。

  则u 2= = 0.31 ℃

  ②热电偶的精度

  使用T型铜-康铜细丝热电偶,其精度通常为±0.30℃, 呈矩形分布。

  则 u 3= = 0.17 ℃

  ③热稳定的判定

  通常认为被测物在1h内温度变化不超过0.5℃即认为达到热稳定,在热稳定过程中任何时刻的温度呈矩形分布。

  则u 4= = 0.14℃

  ④环境温度波动

  试验房间环境温度的波动范围在±1℃以内,对监测的环境温度波动曲线进行统计分析,发现这种波动符合三角形分布。从发热试验经验可知,发热物体的表面温度的变化随环境温度波动呈线性相关,线性度约为0.75。

  则u 5= = 0.31 ℃

  3.1.4 合成标准不确定度的计算

  由计算公式 u = 得出

  u c= = = 0.49℃

 
  
  
  
  
 
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