恒溫槽是一種高精度自控式溫度計(jì)檢定裝置,廣泛用于石油、化工、電子儀表、物理、化學(xué)、生物工程、醫(yī)藥衛(wèi)生、生命科學(xué)、輕工食品、物性測(cè)試及化學(xué)分析等研究部門,高等院校,企業(yè)質(zhì)檢及生產(chǎn)部門,為用戶工作時(shí)提供一個(gè)熱冷受控,溫度均勻恒定的場(chǎng)源,對(duì)試驗(yàn)樣品或生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行恒定溫度試驗(yàn)或測(cè)試,也可作為直接加熱或制冷和輔助加熱或制冷的熱源或冷源。
油槽為一體化結(jié)構(gòu),分為上、下兩部分、外接冷水機(jī)一臺(tái)。上部可用于放置計(jì)量檢測(cè)時(shí)常用的一些工具,下部為控制面板和工作區(qū)。它具有溫度穩(wěn)定性好、溫場(chǎng)均勻、控溫精度高等特點(diǎn)。精密溫度控制儀按PID調(diào)節(jié)規(guī)律實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制,控溫精度高;采用全不銹鋼或噴塑制作,美觀大方;可根據(jù)需要配RS-232接口,亦可設(shè)計(jì)成自動(dòng)檢測(cè)裝置。
高精度恒溫槽是為了迎合各計(jì)量、電子、化工、環(huán)保、醫(yī)藥、能源、煉油、冶金、輕工、軍工等部門及科研院所等對(duì)恒溫精度要求而研制,因其對(duì)溫度的度要求很高,因此需要科學(xué)的檢測(cè)其溫度均勻性.
1. 測(cè)量方法:
選擇兩支二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì),配接高精密數(shù)字多用表,進(jìn)行測(cè)量。 —支作為固定 溫度計(jì)固定在恒溫槽工作區(qū)域內(nèi)的O點(diǎn),另一支作為移動(dòng)溫度計(jì)分別固定在工作區(qū)域內(nèi)的 A點(diǎn)和B點(diǎn),通過參考位罝法得到OA和OB點(diǎn)之間的溫度差,通過兩者的差,得到A點(diǎn) 和B點(diǎn)的溫差,學(xué)則測(cè)量溫度為50
2. 數(shù)學(xué)模型
恒溫槽工作區(qū)域內(nèi)A/B兩點(diǎn)的溫度差為
△tA-B = (RA-O – RB-O)/(dR/dt)t=t1
式中:
△tA-B--為恒溫槽工作區(qū)域內(nèi)A、B兩點(diǎn)的溫度差,單位℃
RA-O --為A點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)的電阻差值,單位Ω
RB-O --為B點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)的電阻差值,單位Ω
(dR/dt)t=tf --為標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻在測(cè)試溫度t1的電阻變化率。
將電阻轉(zhuǎn)化為溫度時(shí),式可表示為
△tA-B = (RA-O – RB-O)
3.不確定度來源
?、艤y(cè)量重復(fù)性引入的不確定度
?、芌A-O項(xiàng)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度
⑶RB-O項(xiàng)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度
4. 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的計(jì)算
4.1 測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1
在50℃時(shí),按照本規(guī)程的測(cè)試方法對(duì)A和B兩點(diǎn)的溫差測(cè)試10次,得到s=0.001℃。
則:u1=0.002℃=2(mK)
4.2 u(△t A-O)項(xiàng)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2
主要包括兩支標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)差值的短期穩(wěn)定性,電測(cè)儀表分辯力、兩側(cè)量孔內(nèi)溫度變化不一致性等(由于兩支鉑電阻量程基本一致時(shí))電測(cè)儀表短期穩(wěn)定性引入的不確定度可以忽略),屬B類評(píng)定
⑴兩支標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)之間短期穩(wěn)定性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2.1
兩支標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì),在短期內(nèi)(―般不超過lOmin)互相產(chǎn)生的變化估計(jì)為1mK, 按均勻分布處理,則:
u2.1=1√2=0.58(mK)
?、齐姕y(cè)儀表分辯力引入不標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2.2
數(shù)字多用表分辯力為0.1mΩ(使用Pt25Ω鉑電阻相當(dāng)于1mk),讀數(shù)區(qū)間的半寬為分辯力的一半,即a=1/2=0.5(mk)按均勻分布處理,則:
u3=0.5/√3=0.29(mK)
⑶兩測(cè)量孔內(nèi)溫度變化不一致引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2.3
兩支鉑電阻溫度計(jì)分別插在兩個(gè)孔內(nèi),兩個(gè)孔內(nèi)溫度變化存在不一致的可能,估計(jì)不超過1mk,取半寬區(qū)間為0.5mk,按均勻分布處理,則:
u2.3=0.5/√3=0.29(mk)
4.3 u(△t B-O)項(xiàng)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3
主要包括兩支標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)差值的短期穩(wěn)定性,電測(cè)儀表分辨力、兩側(cè)量孔內(nèi)溫度變化不一致性等(由于兩支鉑電阻量程基本一致時(shí))電測(cè)儀表短期穩(wěn)定性引入的不確定度可以忽略),屬B類評(píng)定
?、艃芍?biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì),在短期內(nèi)(一般不超過10min)相互產(chǎn)生的變化估計(jì)為1mk,按均勻分布處理,則
u3.1=1√3=0.58(mk)
⑵電測(cè)儀表分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3.2
數(shù)字多用表分辨力為0.1mΩ(使用Pt25Ω鉑電阻相當(dāng)于1mk),讀數(shù)區(qū)間的半寬為分辯力的一半,即a=1/2=0.5(mk)按均勻分布處理,則
u3.2=0.5√3=0.29(mk)
?、莾蓽y(cè)量孔內(nèi)溫度變化不一致引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3.3
兩支鉑電阻溫度計(jì)分別插在兩個(gè)孔內(nèi),兩個(gè)孔內(nèi)溫度變化存在不一致的可能,估計(jì)不超過1mk,取半寬區(qū)間為0.5mk,按均勻分布處理,則
u3.3=0.5√3=0.29(mk)
5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度
uc=1√u1+u2+u3=2.24(mk)
6. 擴(kuò)展不確定度取k=2,則
U=k×uc≈4(mK)