127-134直流電位差計示值誤差結(jié)果的不確定度評定

1、直流電位差計示值誤差結(jié)果的不確定度評定內(nèi)容提要：本文依據(jù)JJG1232004直流電位差計檢定規(guī)程和測量不確定度的評定與表示，用UJ25型直流電位差計作標準器，準確度等級為0.01級，量程為01.911110V，采用的計量單位是伏特（毫伏、微伏），對0.05級直流電位差計進行了測量和根據(jù)不確定度的評定方法被測儀器引入的標準不確定度（2項）、標準裝置引入的不確定度（4項）進行了不確定度的評定，最后做了擴展不確定度的評定。測試中在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上對測試的數(shù)據(jù)和計算過程中的化簡計算度精確到了極限。期測試方法和不確定度的計算對同行來說也有一定的借鑒作用。關(guān)鍵詞：直流電位差計、測試、誤差、不確定度評定（一

2、）.測量過程簡述（1）.測量依據(jù)：JJG1232004直流電位差計檢定規(guī)程。（2）.測量環(huán)境條件：溫度（201）；相對濕度40%60%。（3）.測量標準：用UJ25型直流電位差計作標準器，準確度等級為0.01級，量程為01.911110V，采用的計量單位是伏特（毫伏、微伏）。（4）.被測對象：0.05級直流電位差計，型號、編號 。（要查儀器的型號和編號）（5）.測量方法：直流電位差計標準裝置采用的是直接比較法，電位差計是一個測量電位電壓的儀器，它用一個已知電壓與被測電壓相互平衡，該已知電壓可以由固定電流流過可調(diào)電阻或由可調(diào)電流流過固定電阻來獲得，即把已知壓降與未知電勢相比較。一般借助于兩臺電位

3、差計“標準未知”開關(guān)。接好線路調(diào)好工作電流，用一一對測的方法測出從零到到每個示值的測量值，從而求出被測電位差計各測量盤的修正值。（6）.評定結(jié)果的使用：符合上述條件的測量結(jié)果，一般可參照使用本不確定度的評定方法。（二）.數(shù)學模型： U=Vx-VN式中：U被測電位差計的示值誤差；Vx被測電位差值的示值；VN測量時在標準器上上的讀取的示值。（三）各輸入量的標準不確定度的評定1.被測儀器引入的標準不確定度u(Vx)評定(1) 重復(fù)性測量引入的不確定度u(Vx1)的評定用UJ25做標準器對被測電流計UJ33a，準確度等級為0.05級，以第I盤第10點為例進行等精度10次測量，每測一次啟動一次按鍵開關(guān)，

4、其測得值如表（1）所示。表（1）10次等精度重復(fù)性測量值測量次數(shù)測量值（V）測量次數(shù)n測量值（V）1 0.10000116 0.100000102 0.10000107 0.10000103 0.100000880.10000094 0.100001190.10000115 0.1000012100.1000011算術(shù)平均值 ： =0.10000103V (n=10)單次實驗標準差： S=（0.1000011-0.0000103）2+(0.1000010-0.0000103)2+(0.1000008-0.10000008)2+（0.1000011-0.0000103）2+（0.1000012-

5、0.0000103）2 +（0.1000010-0.0000103）2 +（0.1000010-0.0000103）2 +(（0.1000009-0.0000103）2+（0.1000011-0.0000103）2（0.100001-0.0000103）21/2=4×10-12V=0.67×10-6 V再任意選取2臺相同等級、型號、規(guī)格的直流電位差計，每臺對第10點在重復(fù)性條件下進行10次獨立測量，獲得3組測量點值，每組測量列分別按上述方法計算得到單次實驗標準差，如表（2）所示。表（2） 3組實驗標準差實驗標準差(V) = 0.68×10-6 V=0.59

6、5;10-6 V=0.51×10-6 V合并樣本標注差： = ×10-6 V = ×10-6 V = 0.57×10-6 V 則： u()= 0.57×10-6 V 自由度： = 3×（10-1）=27(2)數(shù)據(jù)修約引入的不確定度的評定 依據(jù)檢定規(guī)程JJG2004直流電位差計檢定規(guī)程化整數(shù)位為a%，以1.2.5原則采用四舍五入偶數(shù)法則，數(shù)均勻分布，故： u()=（a%）/典型值以0.05級為例： u()=（a%×0.1）/V=1.45×10-6V估計=10%，則自由度=50。（3）被測儀器引入的不確定度u(Vx)計

7、算以上兩項合成得：u(Vx)= 1.58×10-6V自由度合成為：= 2.標準裝置引入的不確定度u(VN)的評定（1）直流電位差計最大允許誤差引入的不確定度u(VN1)的評定用UJ 25型直流電位差計做標準裝置時，依據(jù)JJG1232004直流電位差計檢定規(guī)程，UJ 25的最大允許誤差為1×10-6V,根據(jù)該電位差計的歷年檢定和比對數(shù)據(jù)，認為其屬于均勻分布，故：u(VN1)= =0.58×10-6V估計=10%,則自由度=50。(2)檢流計靈敏度引入的不確定度u(VN)的評定依據(jù)JJG1232004直流電位差計檢定規(guī)程，靈敏度引起的誤差應(yīng)不超過被測電位差計允許誤差的

8、，在此區(qū)間，示值的等概率任取一值，按半寬計算，取均勻分布。故：u()= ， （是規(guī)定值）。典型值以0.05為例，u(VN2)= V=0.29×10-6V估計=10%,則自由度=50。（3）電位差計的工作電流相對變化引入的不確定度u()的評定依據(jù)JJG1232004直流電位差計檢定規(guī)程，當電位差計測量盤在任意示值下，其接標準電池端鈕的電壓（或工作電流）的相對變化應(yīng)小于a%，屬均勻分布，故：u()=當用UJ25工作標準器時：u()= = 5.78×10-6V估計=10%,則自由度=50。 （4）標準裝置引入的不確定度的u()的評定由以上3項標準不確定度合成為：（典型值以0.05

9、級為例） U(VN)= = = V = 5.82 ×10-6V前3項不確定度分量的自由度為：= = = 53 （四）合成標準不確定度及擴展不確定度的評定1.靈敏系數(shù) =1 =-12. 各部確定度分量匯總及計算表（0.05級為例） 表（三） 標準不確定度分量表標準不確定度不確定度的來源標準不確定度自由度靈敏系數(shù)被測儀器的不確定度分量測量值重復(fù)性測量數(shù)據(jù)修約引起的不確定度1.58×10-60.58×10-61.45×10-66727501標準裝置的不確定度分量示值誤差引起的不確定度靈敏度不夠引起的不確定度工作電流變化引起的不確定度5.78×10-60.57×10-60.29×10-65.78×10-653505050-13.合成標準不確定度的計算 = = 12 ×（1.58×10-6）2+（-1）2×（5.78×10-6）2 V = （2.4964 + 33.8724 ）×10-12= 33.3688×10-12 V則： = V=6.03×10-6V4.有效自由度= = =61 取50即可。5. 擴展部確定度的評定取置信概