维普资讯 http://www.cqvip.com 山东电力高等专科学校学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｌｌｇｅ ４７ ・工程技术・ 热电阻、热电偶测校准仪的研制与测量不确定度 Ｔｈｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ ｉｎ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｃａｌｉｂｒａｔｅ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ Ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ Ｔｅｓｔ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ 范巧成 娄爱中 杨 静 赵 斌 山东电力研究院 山东 济南 ２ ５０００ ２ 【摘要】随着测温电桥和低电势直流电位差计分别被热电阻、热电偶测试仪或数字多用表所代 替．为解决其校准问题，我们根据其特点研制了这套校准器，并给出了测量不确定度。 【关键词】热电阻 热电偶 测试仪 校准器 不确定度 【中图分类号】ＴＭ ９３４ 【文献标识码】Ｂ １ 引言 将上述两个模块装配于一个机箱内，毫伏转换 随着数字仪器的发展，发、供电单位大量采用 标准的电阻采用二等标准电阻，设及为能方便地取 数字式电阻测量仪器代替传统的测温电桥，用直流 出，以便进行校准。另外，为了便于对温度的控制和 数字电压表（毫伏量程）代替传统的低电势直流电 修正，在机箱上靠近０．００２级校准器和毫伏转换标 位差计，但对其校准一直没有合适的设备。 准的地方设计一温度插空。 本研究项目很好地解决了用于实验室检定的 ２．２ ０．００２级校准器的设计 ０．０ｌ级热电阻测试仪的校准问题。另外，在校准器 ０．００２级校准器是用于０．０１级热电阻测试仪 内设置一毫伏转换标准，外配一高稳定度恒流源和 的校准，该测试仪采用四线制接法，又由于校准器 高准确度直流电压表，可实现毫伏级电压的高准确 准确度要求很高，为了减小和消除残余电阻、开关 度测量，从而可解决热电偶检定装置巾０．０１级毫 接触电阻变差及引线电阻的影响，将校准器也设计 伏标准的校准。 为四线接法，如同１。为了减少各元件之间可能产 生的干扰，采用四端切换。 ２整体设计 ２．１设计思路 本装置南两个模块组成：０．００２级校准器和毫 伏转换标准，各自工作，分别用于０．０１级热电 阻测试仪的校准，以及０．０１级毫伏标准的校准、 ： 竺？ 定度的研究等 巧成，男，３８岁，０ ，Ｔ作。陔项目为２ｏｏ４ 高级１：捍师，主要从事电学圩ｆ ｆ 竺三等奖 团公司所列科研项目， ２００６年获山东电力 蓑 。… 图 用 校准０、（Ｊ＾】级热电阻测试仪的电阻电路 ２．３毫伏转换标准的设计 该部分采用＿。个１００１２和一个１Ｑ二等标准电 维普资讯 http://www.cqvip.com ４８ 范巧成娄爱中 杨静：热电阻、热电偶测校准仪的研制与测量不确定度 的分散区问的半宽估计为５￣１０ ，在此区问可认为 服从均匀分布 ＝、／了），则相对标准不确定度Ｕｎ￣ＩＳ－－ ５￣１ 、／了。估计△ｕ ｄ５／ｕ一 ＝０．１，其自由度为ｖ￣＝５０。 阻串联，电路图如图２。其中，１００ 二等标准电阻 在２０℃时的实际值为１００．Ｏ００６Ｄ．仅＝２．４￣１０ ｃｃ一 ，１ 二等标准电阻在２０℃时的实际值为 ０．９９９９９６１２，仅＝３．７￣１０ ℃～。 ＩＱ ＩＯＯＥ）， Ｒ、ｍ的不确定度来源与Ｒ、相同，具体描述略。 决 的温 膏石 １ｏＣ。再考虑到二次项温度系数臼勺影 ｑ，忖腽反舻 二 将各不确定度分量合成得相对合成标准不确 定度ｕ ＝９×１０ ，自由度ｖ￣＝１４１。取置信概率Ｐ＝ ９５％，由于ｖ￣＝１４１，将其取整为１００，查ｔ分布表可 知ｔ９５（１００）＝１．９８４，通过评定毫伏转换标准的相对扩 展不确定度 ＝１８￣１０ 。 若尺 和尺 ∞的实际年变化小于５￣１０ ，则毫 伏转换标准的相对扩展不确定度 ＝１ ｌｘｌＯ 。 ３主要技术指标 ３．１ ０．００２级校准器 （１）阻值：２５１２、３５１２＂）、５０１２＂）、７０１２、１００１２、１４０１２； （２）允许偏差±０．０１％： （３）单只电阻年稳定性≤０．００２％： （４）单只电阻一次项温度系数ｌ仅ｌ≤ｌＯｘ１０４／ ℃： ３．２毫伏转换标准 （１）最大偏差值：±０．０１％； （２）一次项温度系数：Ｉ仅Ｉ≤ＩＯｘＩＯ－６／￣Ｃ．且两 只电阻温度系数相近： （３）单只电阻年变化：≤０．００１％（即符合二等电 阻要求）： 纂 盖篓 詈 根 羞 结果Ｒ ∞以及当时的温度ｆ，齐Ｕ用怀准电阻竹叫皿 维普资讯 http://www.cqvip.com 山东电力高等专科学校学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｌｌｇｅ ４９ 度修正公式Ｒ Ｒ∞ （：一２０）＋／３（ｔ一２０）ｚ），先计算出当 时温度下各电阻实际值Ｒ 再根据被校表的读数计 算出校准结果。 表１ ０、００２级校准器的使用数据处理电子表格 Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ Ｆ Ｇ Ｈ １ 被棱表 校准器参数 校准点琼准值 棱准结果相对误差。一。 被校表读数 ， ２０ ３ １４９９９９ ．ｏ０００３ ２５Ｏ∞ ｊ ０００勋 ２５Ｏ ３ １埘 ． ｌ ６Ｅ ４ ３４９９９９ ．ｏｏｏｏｉ ３５００ 』 ３５㈣２６ ３５ｏｏｏｌ１ ３０Ｆ， １０Ｂ０ ４９９９９８ －ｏｏｏｏｉ ５０∞ Ｓ』 ５０（Ｉ）１９９ 椰ｌ８１ ｜＿Ｂ ！（）Ｅ＿０８ －ｏ０００３ ｏＯ０ ７０曲２４２ －ｒ０【ＩＪ：ｌ： －ｏ Ｏ（）２４： ０ ４ＯＥａ３￣ １【ＩＪ １ｏ００００４ ０Ｏ００４ 』０ｎ ９ １０ｏ．ｏｏ ｏｏ∞ ０ⅨⅫ ８０Ｂｏｓ ８ １Ｊｏ １４００００１ ０Ｏ。０ｌ １４０ １４００１９５ １４０Ｏｌ９６ 征 一 ４ＯＢ媚 ９ 温度 ：ｌ ３ ｃ ４．２毫伏转换标准的使用 使用毫伏转换标准时，可调恒流源电流从“Ｉ＋” 端流人，从“Ｉ一”端流出．被校毫伏表接到１１２二等 标准电阻电压输出端，将标准表接人１００Ｑ二等标 准电阻电压输出端，通过测量１００Ｑ二等标准电阻 电压输出端的电压 ∞来获得１Ｑ二等标准电阻 电压输出端的电压 值， ＝ ∞。数据处理采 Ｈ１００ 用表２所示的电子表格进行。该电子表格的设计思 想是，先根据两二等标准电阻温度系数 、 和上级． 校准结果Ｒ∞以及当时的温度ｔ，利用标准电阻器 的温度修正公式Ｒ Ｒ∞（ （ｔ一２０）＋／３（ｔ一２０）２），先计算 出当时温度下电阻实际值Ｒ 进而计算出Ｒ ∞， 再根据被校表和标准表读数计算出校准结果。 表２校准毫伏表时的数据处理电子表格 １ 棱准点（章 准值）１ｌ１ 校准结果 被棱表读散 标准表读数 相对谩差 ２ １ ｎ９９９４４ １ ０００１５ １０００７１６ ｎ０５６ ８ ３ 二９螺 ２ ９９８８５ ３０００６５０ ｎ∞９ ４ ｛９９刳９ ９ｎＳＳ ５０００３９０ ｎ０３０ １０ ９９９４９ ９９９０８６ ｆ ００００｛ ． （３０５ ３０ ２９．９９９３６ ＪＯ∞２９６ ｊ００ＤｊＳｊ －∞０ ４９． ３９ ｊｎ０Ｄ０ｊ６ ５０００１３９ ． ∞１ ８ 温度，＝ ２１』 ℃ ｎＯ０９９９９９１ ５ ９ Ｌ１０回； １０００眦ｏ３ Ｒ ）＝ １ Ｏ０ｏ０。１８ １ｏ Ｒ ２０ｎ 肛 １００Ｏ。０６ Ｒ ２ 『１ ｎ９９９９９６ 儿 ：４Ｂ０６ ３ ＢＯ６ １２ ６ＳＩ ０ ＝ ｉ８Ｅ｝０ 由前面分析可知，毫伏转换标准Ｒ ∞的相 对扩展不确定度Ｕ９５ ＝１８￣１０ ，ｖ￣ｒ＝１００，ｋ９５＝１．９８４。 若采用８５０８数字多用表作标准，其技术指标如表 ３，当被校毫伏表的影响为零时，取置信概率ｐ＝ ９５％，可采用Ｅｘｃｅｌ来辅助测量不确定度评定，通过 评定ｌｍＶ的相对扩展不确定度 ＝２０ｘｌＯ ，用 ８５０８数字多用表直接测量的相对扩展不确定度为 ＝１０５×１０ ，ｋ＝２。由此可见，采用所研制的毫伏转 换标准后提高了测量准确度．信号越小其效果越明 显。如对于０．１ｍＶ．采用所研制的毫伏转换标准时的 相对扩展不确定度Ｕ９５ ＝２３ｘ１０ ，用８５０８数字多用 表直接测量的相对扩展不确定度为Ｕ￣＝１０００ｘｌ０ ． ｋ＝２ 表３ ８５０８数字多用表的相对扩展不确定度（ｋ＝２） 量 程 ０．２ Ｖ ２ Ｖ ２０ Ｖ 扩展不确定度ａｐｐｍＵｘ ４．５＋０．５ ３．０＋０．２ ３．０＋０．２ ＋ｂｐｐｍ 若Ｒ 和Ｒ ∞的实际年变化小于５ｘｌＯ ，则毫 伏转换标准的扩展不确定度【／９５ １ ｌｘｌＯ 。通过评 定当被校毫伏表的影响为零时．１ｍＶ的相对扩展 不确定度 ＝１３ｘ１０ 。 ５测量不确定度验证 ０．００２级校准器无需进行测量不确定度验证． 其测量不确定度主要取决于对其校准的不确定度 及其稳定性，经过一年多的考核，其最大变化为 ０．００１１％，小于０．００２０％的允许指标。 毫伏测量的组成较多，其不确定度来源也相对 较多，这里仅对通过送到国家计量科学研究院校准 过的３４４２０Ａ数表进行测量不确定度验证。验证结 果如表４ 表４采用３４４２０Ａ数表进行测量不确定度验证结果 ｆ标准值）校准点 ／本单位结果。 ｍＶ 计量院结果ｂ 相对差值（％） ３、５ ３．４９９８４ ３．４９９９ １．７ｘｌＯ－Ｓ ５．８ ５．７９９７８ ５．７９９８ ０．３ｘｌＯ １０、５７５ １０．５７５２４ １０、５７４９ ３、２ｘ１０ ｆ标准值）校准点 ／本单位 计量院 ｍＶ ａ—ｂ） ３．５ ２．０ｘ１０－５ １．０ｘ１０－４ １．Ｏｘ１０ ５．８ １．９ｘ１０－５ ６．Ｏｘ１０ ６．３ｘ１０－５ １０．５７５ １．９ｘ１０ ４．０ｘ１０ ４－４×１０ ６ 结束语 通过对０．００２级校准器的稳定性考核和毫伏 （下转５３页） 维普资讯 http://www.cqvip.com
山东电力高等专科学校学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｌｌｇｅ ５３ 表，机组各主要参数的变化趋势见附图 ＲＢ信号，后来增加“按一下结束键发一个３秒的脉 表≠≠１机组给水泵ＲＢ工况机组主参数 冲信号进行复位”。 最低 最高 单位 放宽ＭＥＨ系统中，切遥控的条件。 汽包水位‘ 一１０５．８ ３４．５ Ｍｍ ６．３遗留的问题 炉膛压力 －４８７ —１８．５ Ｐａ 在作试验过程中，循环泵ＲＢ发生过两次，经 机前压力 １６．３５ １４．７７ ＭＰａ 查“炉水循环泵ＲＢ”逻辑中的运行信号为：泵运行 主汽温度 ５３６ ５３０ ℃ 和差压不低同时存在时认为循环泵在运行，当时由 再热汽温 ５３８ ５ｌ１ ℃ 于差压在保护值附近徘徊，所以发炉水循环泵ＲＢ 机组负荷 ３０２ １５４．５ ＭＷ 动作。现已将该信号强制，建议将送ＲＢ逻辑的炉 水循环跳闸的信号可以考虑不要差压开关或将差 ６．不足与改进 压信号延时一定时间。 ６．１暴露的问题 在刚开始作试验时，由于ＲＢ信号输出的或门 ７．结论 没有输出，造成当ＲＢ发生时，只给ＤＥＨ发减负荷 通过各种形式的ＲＢ试验，证明青岛样１机组 指令，而并没有发出ＲＢ信号，一开始的试验不成 ＲＢ功能满足运行要求要求。 功。 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｆ ｓｏｍｅ ａｕｘｉｌｉａｒｙ ｍａｃｈｉｎｅｓ ｗｅｒｅ ｂｒｏｋｅｎ ｄｏｗｎ，ｗｅ 在３００ＭＷ负荷下作风机ＲＢ时，开始负荷降 ｃａｎ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｄｊｕｓｔ ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ ｉｎ 低速度可以，而后期缓慢；现在将燃料控制改为ＲＢ ｏｒｄｅｒ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｕｎｉｔ＇ｓ ｌｏａｄ ｃａｎ ｄｒｏｐ ｔｏ ｔｈｅ ｓａｆｅ ｒａｎｇｅ 时将Ｂ层给粉机转速定为２０％。 ｓｍｏｏｔｈｌｙ ａｎｄ ａｄｊｕｓｔ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｄａｔａ ｓｔｅａｄｉｌｙ．Ｗｅ ６．２ ＲＢ逻辑的改进 ｏｐｔｉｍｉｚｅ ＤＣＳ ｓｏｆｔ ｌｏｇｉｃｓ ａｎｄ ｔｏ ｔｅｓｔ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ 去掉原设计中“只有在协调方式下，才发ＲＢ ｌｏｇｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｉｎ ｏｆｆ～ｌｉｎｅ ａｎｄ ｏｎ—ｌｉｎｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ， 信号”： ａｔ ｌａｓｔ ｗｅ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｌｏｇｉｃ ｓａｔｉｓｆｙ ｏｕｒ ｒｅｑｕｉｒｅ 原逻辑中ＲＢ结束信号是一个按钮信号，如果 ｓｔａｎｄａｒｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｕｎｂａｃｋ；ｏｐｔｉｍｕｍ ｌｏｇｉｃｓ；ｐｒｏｐｅｒｔｉｙ ｔｅｓｔｓ 只是按一下结束键瞬间松开，有可能造成无法复位 （上接４９页） 测量标准的测量不确定度验证，这两项校准器均达 到了设计要求．将很好地解决用于实验室检定的 ０．０１级热电阻测试仪的校准，以及解决热电偶检定 装置中０．０１级毫伏测量标准的校准。 参考文献 ［１］阴天晓等．ＪＪＧ１６６－１９９３直流电阻器【Ｍ］．北京：中国计量 出版社，１９９３ ［２】李慎安等．ＪＪＦ１０５９—１９９９测量不确定度评定与表示［Ｍ】． 北京：中国计量出版社，１９９９ ［３】邓媛芳等．ＪＪＦｌＯ３３—２００１计量标准考核规范［Ｍ］．北京： 中国计量出版社．２００１． 一 髓一椰
