90国际温标和辐射内插温标不确定度传播方程

论文摘要

温度测量不可避免的带有不确定度。测量不确定度表示测量结果的可靠程度,是与测量结果不可分割的重要组成部分。温度测量依据温标,温标不确定度传播方程是计算和分析温度测量不确定度的重要工具,该方程表达是否正确,将对整个温度测量领域产生影响。本文从三个方面对90国际温标和辐射内插温标不确定传播方程进行了系统研究。一是利用隐函数微分法,给出了一般模型——多元非线性隐函数内插测量模的不确定度传播系数的表达式。这是一个普遍结果,任何一个物理内插测量模型的不确定度传播系数都可以从这个结果中直接导出,为物理量测量不确定度研究提供了理论依据。以此为基础,本文给出了13.8033K～933.473K温区90国际温标不确定度传播方程和辐射内插温标不确定度传播方程。使用直接微分法给出了0.01℃(273.16K)～961.78℃(1234.93K)分温区的不确定度传播方程。本研究结果与90国际温标给出的不确定度传播曲线进行了比较,结果一致。二是对90国际温标不确定度分量,温标的非一致性进行了研究。给出了0℃(273.158K)以上温区非一致性函数及其极值。通过87支标准铂电阻温度计试验,其中80支标准铂电阻温度计为正常工艺制造,其非一致性小于1mK,属于同一分布。其余7支标准铂电阻温度计为非正常工艺制造,其非一致性大于1mK,属于另一分布。对前者进行了χ2检验,非一致性符合正态分布N ( 0.061,0.3052),其扩展不确定度为1mK,包含因子为3。合理地将非一致性引入了不确定度传播方程,使90国际温标不确定度传播方程更加真实的反映了测量结果的质量。三是以非一致性研究结果为基础,给出了0℃～660.323℃温区标准铂电阻温度计的两个二次偏差函数,一个由水三相点、锡凝固点和铝凝固点的测量值来确定;另一个由水三相点、锌凝固点和铝凝固点的测量值来确定;比同温区90国际温标定义的三次内插函数少了一个固定点,它是90温标很好的近似,经27支标准铂电阻温度计检验,其误差不超过4.7mK,可作为次级温标使用。使用这两个偏差函数可以节省固定点投资和检测时间。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩写词表
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.3 本文研究思路
• 第2章 温度测量及不确定度
• 2.1 温度测量和温标
• 2.1.1 温度测量
• 2.1.2 温标
• 2.2 90 国际温标和辐射内插温标
• 2.2.1 1990 国际温标（ITS－90）
• 2.2.2 辐射内插温标
• 2.3 测量不确定度和测量模型
• 2.3.1 测量不确定度
• 2.3.2 测量模型和测量不确定度传播律
• 2.4 测量不确定度评定
• 2.4.1 标准不确定的A 类评定
• 2.4.2 标准不确定度的B 类评定
• 2.4.3 合成不确定度的评定
• 2.4.4 扩展不确定度的评定
• 第3章 90国际温标和辐射内插温标不确定度传播方程
• 3.1 引言
• 3.2 多元非线性隐函数内插测量模型的不确定度传播系数
• 3.2.1 多元非线性隐函数内插测量模型的一般形式
• 3.2.2 模型的不确定度传播系数
• 3.2.3 一元线性组合内插测量模型及其误差
• 3.2.4 一元线性内插测量模型及其不确定度传播系数
• 3.3 13.8033K～933.473K（660.323℃）范围内90 国际温标不确定度传播方程
• 3.3.1 内插测量模型及其特点
• 3.3.2 90 国际温标内插测量模型的误差
• 3.3.3 90 国际温标的不确定度传播方程
• 3.4 0.01℃（273.16K）～961.78℃（1234.93K）分温区90 国际温标的不确定度传播方程
• 3.4.1 内插测量模型及其特点
• 3.4.2 90 国际温标内插测量模型的误差和不确定度传播方程
• 3.4.3 90 国际温标不确定度传播方程的推导
• 3.4.3.1 参考函数关于各电阻比的误差
• 3.4.3.2 内插方程系数的解及其性质
• 3.4.3.3 90 国际温标不确定度传播方程
• 3.5 辐射内插温标不确定度传播方程
• 3.5.1 不确定度传播曲线的比较、补充和误差分析
• 3.5.1.1 273.16K～1234.93K 范围内不确定度传播曲线比较
• 3.5.1.2 24.5561～273.16K 不确定度传播曲线的比较
• 3.5.2 误差分析
• 第4章 带有非一致性的90 国际温标不确定度传播方程
• 4.1 引言
• 4.2 0℃以上温区90 国际温标的非一致性
• 4.2.1 0.01℃～419.527℃和0℃～660.323℃温区的内插方程及其重叠
• 4.2.2 0℃以上温区的非一致性函数及其曲线特征
• 4.2.3 非一致性函数的近似函数及其最大值
• 4.3 标准铂电阻温度计在锡、锌、铝固定点的试验
• 4.3.1 试验目的、方法和设备
• 4.3.2 水三相点实验
• 4.3.3 金属固定点实验
• 4.3.4 实验结果
• 4.4 0℃以上温区温标非一致性的统计分析
• 4.4.1 数据分析和直方图
• 4.4.2 非一致性数据的分布检验
• 4.4.3 统计分析结果
• 4.4.4 带有非一致性分量的90 国际温标不确定度传播方程
• 4.5 0℃～660.323℃温区标准铂电阻温度计的两个二次偏差函数
• 4.5.1 0.01℃～660.323℃温区的二次偏差函数
• 4.5.2 系数计算公式的推导
• 4.5.3 误差分析
• 第5章 结论
• 参考文献
• 在学期间科研成果
• 致谢