13.8033-273.16K温度国家基准的不确定度评定

　　1　引言

　　按照1990年国际温标(ITS-90)[1]的规定,在13·803 3~273·16 K的温度范围内,利用铂电阻温度计来定义温度。铂电阻温度计需要在7个定义固定点上分度。1992年中国计量科学研究院低温实验室复现了这七个低温固定点,从而实现了这个温度范围的ITS-90[2],建立了温度国家基准。文依据国家质量技术监督局发布的中华人民共和国计量技术规范JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》[3],对1992年所作的ITS-90实现的不确定度重新给予评定。

　　2　ITS-90实现的不确定度各个分量的评定

　　2·1　铂电阻温度计在定义固定点和定义温度实现的标准不确定度

　　在ITS-90的实现中,铂电阻温度计在固定点温度的电阻值是几个温坪测量的结果,用统计方法得到。这个测量结果的标准不确定度是该固定点实现的标准差,即u1=σ,见表2第1栏。因此,这是一项A类不确定度。自由度γ1=6。

　　2·2　铂电阻温度计电阻测量的标准不确定度

　　铂电阻温度计测温时,用电阻比计算温度。令Wf为铂电阻温度计在所测温度的电阻值Rf和在水三相点温度的电阻值RW之比。

　　电阻温度计的电阻用电流比较仪测温电桥和标准电阻测量,计算公式为

　　式中X为电桥读数;Rso为20℃时的标准电阻值;α和β为标准电阻的温度系数;t为标准电阻所在的油槽温度。将式(2)代入式(1),然后应用合成不确定度的公式,弃去二阶小量,可得

　　式中uX为电桥读数不确定度,根据电桥说明书uX=(2·X+1)·10-7;uRso为标准电阻检定的不确定度;ut为恒温油槽的水银温度计检定不确定度;uRW为水三相点实现的不确定度。此公式涉及的都是B类不确定度。式(3)中的参量在各个固定点的值如表1所示。表中最后一行是温度计的Wf值对温度的导数。

　　(1)式(3)等号右边第一项是铂电阻温度计在定义固定点测量电阻时,由电桥读数引入的标准不确定度

　　可以认为具有20%的不可靠性,其自由度为γ2=1/[2(20%)2]=13。见表2第2栏。

　　(2)式(3)等号右边第二项是铂电阻温度计测量电阻时,由标准电阻的不确定度引入的不确定度

　　这项不确定度由标准电阻的检定证书给出。此项标准不确定度在置信水平为99%、自由度γ3为13时,其范围因子为3·05,故u3=U3/3·05。见表2第3栏。

　　(3)式(3)等号右边第三项是标准电阻所在油槽的水银温度计的检定不确定度

　　这项不确定度是标准不确定度,其不可靠性约为20%,自由度γ4为13。见表2第4栏。