插入误差
温度计的插入误差是护杆散热引起的(散热效应)。温度计的护杆是温度计探头上位于传感器和导线之间的部分。当传感器热流沿温度计的护杆到达周围环境时,便产生了散热效应。如果传感器插入等温区内足够深,以至于传感器上方的一部分护杆与温区温度相同,那么便没有热流通过传感器。当这样的情况发生在参考温度计和UUT之间时,它们会达到相同的平衡温度。
散热效应是温度计的特性,而不是校准器的特性,而插入深度则是校准器的特性。理想的情况是,所有温度计都在温区内部插入深度都足够深,从而散热效应可以忽略不计。然后问题的关键是让参考温度计和UUT有足够的插入深度,以克服这一问题。、
为了确定散热效应影响是否明显,应当采用同样的温度源。如果对某个校准器进行轴向梯度测量,发现其满足需求,那么可以将其用于散热效应测量。如果校准器有明显的轴向梯度,将很难区分轴向梯度影响和散热效应的影响。显著的温度梯度导致测量结果无效。
简单的散热效应测试与轴向梯度测试相同。使用适当的读出装置对参考温度计和测试温度计进行监测。这两个温度计被置于尺寸合适的井内。校准器设置为所需温度,同时温度计达到平衡。注意温度值的差异,被测温度计上升10mm,并达到平衡。再次注意两个传感器之间的差异,并对两个差异进行评估。温度变化趋于周围环境,通常是散热效应引起的。没有明显的变化表明散热效应很小。
图12 绘制了无梯度校准器中不同温度计的插入曲线。如果参考温度计和测试温度计构造相同,而热量损耗/增益也相同,那么可以减少散热效应。

图12 此图显示了在无梯度温区中若干探头以1cm间隔测量的插入曲线。0cm位置的井深是20cm。所有曲线都趋于环境温度,说明发生了散热效应。这里显示了一些常见的校准器插入深度。对特定深度的不同探头的显示温度进行比较,能够说明它们之间的散热效应。
不确定度计算
为了估算使用校准器的校准过程中的不确定度,首先必须对所有误差极限进行量化。校准器中的每一温度测量过程都应该建立在可量化的范围或不确定度范围之内。
根据校准中所使用仪器的应用和用法,对仪器的个体不确定度源进行统计集合就是不确定度计算。下面提供了两个例子。第一个例子适用于校准器的直接模式(也就是采用干井的显示温度作为参考温度);第二个例子适用于间接模式,采用了外部校准参考温度计和读出装置。
下面为普通的干井校准器建立了一个不确定度清单。根据所用干井式校准器的具体模式不同,有些项不一定适用于所有情形。对例子中各项的适用模式进行了说明。为每一类型选择了概率分布。根据分布类型和k因子的不同,还应用了不同的除数。假设各不确定度均不相关,在表格底部对所列出的不确定度,按照方和根的方法进行了计算。例子选取了200°C时,40mm测量区域内典型不确定度。为便于计算,对这些例子中的一些不确定度进行了组合。为方便起见,根据数据假设选取了相应的概率分布。用户应采用自己的概率分部估算。
不确定度应用描述
参考的电子测量装置:根据制造商提供的技术指标和使用方法,已经确定了用于测量和显示温度的电子设备的不确定度:±0.012°C (k=2),其中包括温度计的自加热。 这适用于间接模式而不适用于直接模式
参考温度计:作为校准参考的电阻温度计(SPRT)的校准在200°C 时的扩展不确定度:±0.010°C(k=2)。这适用于间接模式,不适用于直接模式。
参考温度计长期漂移:例子中的SPRT漂移指标为:±0.010°C (k=2)。这适用于间接模式,不适用于直接模式。
干井式校准器准确度:制造商规定的总准确度为:±0.300°C。这适用于直接模式,不适用于间接模式。
干井式校准器长期漂移:校准记录显示仪器的长期偏移在±0.100°C内。这适用于直接模式,不适用于间接模式。
轴向均匀性:测量区域的误差范围是0.300°C,峰值:±0.150°C。对于间接模式,增加的梯度不确定度为:±0.070,(来自SPRT)
径向均匀性:校准设置点的井间最大差异估算为0.140°C,峰值为±0.070°C。对于间接测量模式,增加±0.070°C的径向梯度不确定度 (对SPRT),已经对其长度和位置进行了评估。
显示分辨率:干井式校准器的温度指示器分辨率为0.01°C,产生的温度分辨率极限为±0.005°C。
温度稳定度:在30分钟内,干井式校准器在设置温度下的温度稳定度约±0.030°C(采用2σ方法)
热负载:直接校准模式下,干井式校准器热负载的最大影响是0.200°C或±0.100°C。间接模式为±0.002°C
迟滞:加热循环和制冷循环产生的最大温度误差估计在0.050°C或±0.025°C 内
散热效应或插入误差:处于特定插入深度的温度计的散热效应约为0.050°C
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