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从量值比对谈工业铂电阻检定设备配备的合理性

发布时间:2022-01-20 作者:马嫣 董锐 阮社 王耀 尹跃 穆蕾 来源:本站 浏览:1090
JJG229-2010《工业铂铜热电阻检定规程》相比于1998版修改内容变化较大,新规程扩充了工业热电阻的等级、变更了电测仪表等配套设备的要求,所以我省在规程修改后组织了全省计量比对工作。

一、比对方法及过程

1.比对样品选择

选取2支四线制工业铂电阻,其中2支备用样品。

2.比对依据

JJG229-2010。

3.测量点的选择

选择0℃、100℃和300℃作为比对点。

4.评估方式

采用J JF1117-2010《计量比对》中En值进行评价。

比对结果的判据:|En|≤1,则该实验室在该检定点的测量结果满意。|En|≥1,则该实验室在该检定点的测量结果不满意。

为了清晰表示能力验证的结果,将每一个参比实验室的测量结果和测量不确定度用图形来直观表现出来,图中圆点为各参比实验室报告的测量结果与主导实验室参考值之差,高低点连线长度是上下各一倍的扩展不确定度数值(k=2),从图1~图3中可以直观看到测量结果的分布情况和各个参比实验室不确定度评定的情况。

图1  0℃测量点实验结果
图2  100℃测量点实验结果
图3  300℃测量点实验结果

二、比对结果的分析

1.300℃检定点不合格率较高

En值为纵坐标,得出28个实验室在0℃、100℃、300℃时的En值分布图(见图4)。

从图4中可看出,300℃点不满意实验室比例很大,而且有5个实验室超过了5倍En值满意要求。同样300℃合格率也明显低于其他两个温度点(见图5)。


图4  En值分布图
图5  不同温度点合格率分布图

从图4、图5中可看出,300℃点的比对结果很不满意,合格率非常低。造成300℃检定点测量结果不满意的主要原因有以下三点:

(1)电测设备准确度不满足要求。有些电测设备在300℃时分辨力达不到新规程要求,无法精确到0.1mΩ,分辨力换算成温度后低于0.001℃,造成修约后的温度值有偏差。

(2)恒温槽装置指标不满足要求。与其他两个温度点相比,300℃时恒温油槽的波动度较大,均匀性也很差,如果参比实验室的恒温油槽技术指标达不到规程要求,就会产生问题。在工业铂电阻检定过程中,恒温槽的温场稳定性至关重要,有的实验室由于恒温槽过于老旧,温度控制无法达到技术要求,从而影响到了最终的测量结果。

(3)环保意识欠缺。油浴在0~200℃时使用不会产生较大环保问题,但是一旦油槽温度超过200℃,油这种介质就会产生大量烟气。在比对过程中,有几个实验室并没有安装排气装置,以至于检定300℃这一温度点时,实验室内弥漫着浓浓的烟气。在如此恶劣的环境下检定,很容易引起不必要的人为误差。

2.插入深度引入误差

通过比对结果可以看出,部分参比实验室的比对结果0℃示值偏高,100℃示值偏低。造成这一现象的主要原因是部分参比实验室在实验过程中铂热电阻的插入深度不足。因为在检定温度与环境温度相差较大时,沿着铂热电阻的轴向与环境温度有热交换,而且插入液面的部分越短,铂热电阻与环境温度的热交换能量就越多。结果是显而易见的,由于插入深度不符合要求导致检定结果失准。在JJG229-2010中明确指出,检定铂热电阻的插入深度一般不少于300mm。

3.测量电阻时没有采取电流换向的读数方式

测量电阻时附加电势是产生误差的主要原因。为削弱附加电势的影响,应采用电流换向的方法。即测量者在读取一次数据后,改变电流方向,再次读取一次数据,取两次数据的平均值作为测量结果。部分参比实验室没有采取电流换向,造成读数误差。

4.部分参比实验室En值差得很大(占18%)

造成这一比对结果的原因有很多,电测设备准确度不满足要求,不符合规程中对于电测设备的准确度要求,分辨力低下,造成温度修约后的示值出现偏差;人为操作不当,没有严格按照规程中的操作要求进行实验,使得测出的示值偏差较大;不确定度评定不合理等。

三、几点建议

1.增加300℃测试点检测的要求

这次比对特意增加了300℃这一检定点,主要考察比对实验室是否具备高温检测能力。毕竟JJG229-2010适用于-200℃~+850℃整个温区的工业铂热电阻。通过比对可知,部分参比实验室并不具备这一能力,所以设置300℃检定点很有意义。

2.保证铂电阻温度计有足够的插入深度

3.增加被测介质的循环

恒温槽温度的变化也是产生附加误差的一个因素,因此,增加被测介质的循环,尽量使铂电阻与被测介质间的对流传热增加,可有效避免恒温槽温度变化带来的误差。

4.提高装置配套设备准确度

5.加强管理

在平时实验室的管理方面,实验室人员要做到对本实验室标准设备的使用状况心中有数,及时检查各标准设备以及配套设备的运行状态是否完好,从而确保检校数据的准确可靠。还要加强本实验室工作人员的定期培训,比如设备的使用和维护、新检校规程的宣贯、测量不确定度的分析以及其他技能的培养和学习。在做好日常实验室管理的同时,要想在量值比对工作中达到预期满意的效果,除了对标准装置进行定期核查外,对检校人员工作过程中的监督也是必不可少的,要建立监督检查机制,定期对工作进行抽查,在工作中提前发现问题,从而降低其检校工作中的出错率。

四、结束语

通过量值比对不仅考察了参比实验室对工业铂电阻测量量值的一致程度,考察了各实验室工业铂电阻计量标准的可靠程度,还提高了实验室计量检定人员的技术水平和数据处理能力,发现了日常工作的某些问题,并积累了大量经验。本次比对工作的开展填补了山东省自工业铂铜热电阻检定规程进行修订更改后工业铂电阻检校领域的空白,为不断完善和提高各实验室检定/校准水平,为保证工业铂电阻量值溯源提供了有力的技术支撑。


本文刊发于《中国计量》杂志2019年第3期

作者:山东省计量科学研究院  马嫣  董锐  阮社  王耀  尹跃  穆蕾
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