數(shù)字多用表不確定度評(píng)定CMC表示

1、數(shù)字表（電壓、電流、電阻）測(cè)量不確定度評(píng)定報(bào)告二0一二年八月數(shù)字表（電壓、電流、電阻）測(cè)量不確定度評(píng)估報(bào)告一、 概 述1測(cè)量依據(jù)：JJG315-1983直流數(shù)字電壓表檢定規(guī)程JJG598-1989直流數(shù)字電流表檢定規(guī)程JJG(航天)34-1999交流數(shù)字電壓表檢定規(guī)程JJG(航天)35-1999交流數(shù)字電流表檢定規(guī)程JJG724-1991直流數(shù)字式歐姆表檢定規(guī)程2. 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)：計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備為美國(guó)FLUKE公司生產(chǎn)的編號(hào)8555011、型號(hào)5520A多功能校準(zhǔn)器，其量程、基本誤差極限見下表。直流電壓：測(cè)量范圍±（ppm示值+µV）分辨力30mV330mV20+10.1

2、1;V0.33V3.3V11+21µV3.3V33.0V12+210µV33.0V330.0V18+150100µV330.0V1000.00V18+15001000µV直流電流：測(cè)量范圍±（ppm示值+µA）分辨力33.0µA330.0µA150+0.021nA0.33mA3.3mA100+0.050.01mA3.3mA33.0mA100+0.250.1mA33.0mA330.0mA100+2.51mA0.33A1.1A200+4010mA1.1A3.0A380+4010mA3.0A11.0A500+500100

3、mA11.0A20.0A1000+750100mA交流電流:測(cè)量范圍/頻率（Hz）±（%示值+µA）45Hz -100Hz45Hz -1kHz100Hz -1kHz1kHz -5kHz5kHz -10kHz29.0A 330.0A/0.125+0.1/0.3+0.150.8+0.20.33mA 3.3mA/0.1+0.15/0.2+0.20.5+0.33.3mA 33.0mA/0.04+2/0.08+20.2+333.0mA 330.0mA/0.04+20/0.10+500.2+1000.33A 1.1A/0.05+100/0.6+10002.5+50001.1A 3.0A

4、/0.06+100/0.6+10002.5+50003.0A 11.0A0.06+2000/0.1+20003+2000/11.0A 20.0A0.12+5000/0.15+50003.0+5000/交流電壓:測(cè)量范圍/頻率（Hz）±（ppm示值+µV）45Hz -10kHz45Hz -1kHz1kHz -5kHz1kHz -10kHz5kHz -10kHz1.0mV33.0mV150+6/33.0mV330.0mV145+8/0.33V3.3V150+60/3.3V33.0V150+600/33.0V330.0V/190+2000/200+6000/330.0V1020V

5、/300+10000250+10000/300+10000電 阻：測(cè)量范圍±（ppm示值+floor）ppm12hrs±11.011.0400.00111.033.0300.0015280.0014280.002280.02280.2322603013050250250050030003000100000150005000003測(cè)量環(huán)境條件：溫度：20.5，相對(duì)濕度：50.5%。4. 被測(cè)對(duì)象：選用美國(guó)FLUKE公司生產(chǎn)的編號(hào)86770198、型號(hào)F189數(shù)字萬用表，其量程、基本誤差極限見下表。校準(zhǔn)參量量程及范圍基本誤差極限分辨力直流電壓50.000mV0.1%讀數(shù)+20個(gè)

6、字0.001mV500.00mV0.03%讀數(shù)+2個(gè)字0.01mV3000.0mV0.025%讀數(shù)+5個(gè)字0.1mV5.0000V0.025%讀數(shù)+100個(gè)字0.0001V50.000V0.03%讀數(shù)+9個(gè)字0.001V5000.00V0.1%讀數(shù)+4個(gè)字0.01V1000.0V0.1%讀數(shù)+4個(gè)字0.1V直流電流500.00µA0.25%讀數(shù)+20個(gè)字0.01µA5000.0µA0.25%讀數(shù)+2個(gè)字0.1µA50.000mA0.15%讀數(shù)+10個(gè)字0.001mA400.00mA0.15%讀數(shù)+2個(gè)字0.01mA5.0000A0.5%讀數(shù)+10個(gè)字0.

7、0001A10.000A0.5%讀數(shù)+2個(gè)字0.001A電阻500.000.05%讀數(shù)+100個(gè)字0.015.0000k0.05%讀數(shù)+0.2個(gè)字0.0001k50.000k0.05%讀數(shù)+0.2個(gè)字0.001k500.00k0.05%讀數(shù)+0.2個(gè)字0.01k5.0000M0.15%讀數(shù)+1.6個(gè)字0.0001M5.000M32.000M1.0%讀數(shù)+1.6個(gè)字0.001M32.0M50.0M3.0%讀數(shù)+1.6個(gè)字0.1M50.0M100.0M3.0%讀數(shù)+1.6個(gè)字0.1M交流電壓：量程分辨力±（讀數(shù)+字）20Hz-45Hz45Hz-1kHz1kHz-10kHz10kHz-20

8、kHz20kHz-100kHz50.000mV0.001mV2%+80.4%+45%+45.5%+415%+4500.00mV0.01mV2%+80.4%+45%+45.5%+48%+43000.0mV0.1mV2%+80.4%+40.4%+41.5%+48%+45.0000V0.0001V2%+80.4%+40.4%+41.5%+48%+450.000V0.001V2%+80.4%+40.4%+41.5%+48%+45000.00V0.01V2%+80.4%+40.4%+4/1000.0V0.1V2%+80.4%+40.4%+4/交流電流：量程分辨力±（讀數(shù)+字）20Hz-45Hz

9、45Hz-1kHz1kHz-20kHz20kHz-100kHz500.00µA0.01µA1%+200.75%+200.75%+206%+405000.0µA0.1µA1%+50.75%+50.75%+102%+4050.000mA0.001mA1%+200.75%+200.75%+209%+40400.00mA0.01mA1%+50.75%+51.5%+104%+405.0000A0.0001A1.5%+201.5%+206%+40/10.000A0.001A1.5%+51.5%+55%+10/5. 測(cè)量方法：5.1直流電壓表：依據(jù)規(guī)程JJG315-1

10、983第7.1條“直流標(biāo)準(zhǔn)電壓發(fā)生器檢定方法”。 設(shè)多功能校準(zhǔn)器輸出標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定電壓UN，被校表的顯示讀數(shù)Ux，每個(gè)設(shè)定值測(cè)量一次，則被校表的誤差為=Ux-UN 。5.2直流電流表：依據(jù)規(guī)程JJG598-1989第10.1條“直流標(biāo)準(zhǔn)電流源檢定方法”。 設(shè)多功能校準(zhǔn)器輸出標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定電流IN，被校表的顯示讀數(shù)Ix，每個(gè)設(shè)定值測(cè)量一次，則被校表的誤差為=Ix-IN 。5.3交流電壓表：依據(jù)規(guī)程JJG(航天)34-1999第.3條“交流標(biāo)準(zhǔn)源檢定方法”。 設(shè)多功能校準(zhǔn)器輸出標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定電壓UN，被校表的顯示讀數(shù)Ux，每個(gè)設(shè)定值測(cè)量一次，則被校表的誤差為=Ux-UN 。5.4交流電流表：依據(jù)規(guī)程JJG(航天)3

11、5-1999第.2條“標(biāo)準(zhǔn)源測(cè)量法”， 設(shè)多功能校準(zhǔn)器輸出標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定電流IN，被校表的顯示讀數(shù)Ix，每個(gè)設(shè)定值測(cè)量一次，則被校表的誤差為=Ix-IN 。5.5直流歐姆表：依據(jù)規(guī)程JJG724-1991第9.2條“電阻校準(zhǔn)儀法”， 設(shè)多功能校準(zhǔn)器輸出標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定電阻RN，被校表的顯示讀數(shù)Rx，每個(gè)設(shè)定值測(cè)量一次，則被校表的誤差為=Rx-RN 。二、 數(shù)學(xué)模型的建立： Y = YX YN 式中： YN 多功能校準(zhǔn)器輸出值（電壓、電流、電阻）YX 儀表的顯示值 Y 儀表示值誤差三、 不確定度評(píng)定1.不確定度分量來源：（1）被校表分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度（2）多功能校準(zhǔn)器年允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度2. 不

12、確定度評(píng)定（1）被校表分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1,用B類不確定度評(píng)定。 以被校表直流電壓300mV點(diǎn)、交流電壓300mV（1kHz）點(diǎn)、直流電流300µA點(diǎn)、交流電流300µA（1kHz）點(diǎn)、電阻100為例，分析其分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度見下表。校準(zhǔn)參量校準(zhǔn)點(diǎn) Xi分辨力i被校表分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度rel i =0.29i直流電壓300mV0.01mV11 =2.9×10-3mV直流電流300µA0.01µA12 =2.9×10-3µA交流電壓300mV（1kHz）0.01mV13 =2.9×10-3mV交流

13、電流300µA（1kHz）0.01µA14 =2.9×10-3µA電 阻1000.0115=2.9×10-3(2) 5520A多功能校準(zhǔn)器不準(zhǔn)確引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，采用B類方法進(jìn)行評(píng)定。根據(jù)5520A多功能校準(zhǔn)器使用說明書知：直流電壓: 300mV量程年允許誤差=±(20ppm+1µV)，測(cè)量300mV點(diǎn)時(shí)，=±(20×10-6×300mV+1µV）=±7µV，在區(qū)間內(nèi)可認(rèn)為服從均勻分布，包含因子k =，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為a/k=7µV/=4.1µ

14、V。用與直流電壓同樣的方法計(jì)算出直流電流300µA點(diǎn)、交流電壓300mV（1kHz）點(diǎn)、交流電流300µA（1kHz）點(diǎn)、電阻100點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度及標(biāo)準(zhǔn)不確定度見下表。校準(zhǔn)參量校準(zhǔn)點(diǎn)5520A多功能校準(zhǔn)器年允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度直流電壓300mV6 = (20×10-6×讀數(shù)+1µV)/ = (20×10-6×300mV +1µV)/ = 4.1×10-3mV直流電流300µA7 = (150×10-6×讀數(shù)+0.02µA)/ = (150×10-6

15、×300µA+0.02µA )/ = 3.8×10-2µA交流電壓300mV（1kHz）8 = (145×10-6×讀數(shù)+8µV)/ = (145×10-6×300mV+8µV)/ = 3×10-2mV交流電流300µA（1kHz）9 = (0.125×10-2×讀數(shù)+0.1µA)/= (0.125×10-2×300µA+0.1µA )/ = 2.8×10-1µA電 阻1001

16、0 = (28×10-6×讀數(shù)+0.0014)/= (28×10-6×100+0.0014 )/= 2.4×10-33 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 3.1 靈敏系數(shù)數(shù)學(xué)模型 Y = YX - YN 靈敏系數(shù) = = 1 = = -13.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量類別標(biāo)準(zhǔn)不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量值（mV）靈敏系數(shù) 11B被校表分辨力2.9×10-316B5520A多功能校準(zhǔn)器不準(zhǔn)確4.1×10-3-1（1）直流電壓300mV 由于以上各分量彼此獨(dú)立不相關(guān), 則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為: = 2 + 2 = = = 5&#

17、215;10-3mV（2）直流電流300µA 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量類別標(biāo)準(zhǔn)不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量值(µA)靈敏系數(shù) l2B被校表分辨力2.9×10-317B5520A多功能校準(zhǔn)器不準(zhǔn)確3.8×10-2-1合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為: cl2 = 3.8×10-2µA。（3）交流電壓300mV (1kHz) 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量類別標(biāo)準(zhǔn)不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量值（µV）靈敏系數(shù) l3B被校表分辨力2.918B5520A多功能校準(zhǔn)器不準(zhǔn)確30-1合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為: cl3 = 3×10-2mV。（4）交流電流300

18、1;A (1kHz)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量類別標(biāo)準(zhǔn)不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量值(µA)靈敏系數(shù) l4B被校表分辨力2.9×10-319B5520A多功能校準(zhǔn)器不準(zhǔn)確2.8×10-1-1合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為: cl4 = 2.8×10-1µA。（5）電阻100 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量類別標(biāo)準(zhǔn)不確定度來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量值()靈敏系數(shù) l5B被校表分辨力2.9×10-3110B5520A多功能校準(zhǔn)器不準(zhǔn)確2.4×10-3-1合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為: cl5 =3.8×10-3。4 擴(kuò)展不確定度:取置信概率= 95%, k = 2，則擴(kuò)展不確定度為：Ui = ki:直流電壓300.00mV: Ul1 = 2×5×10-3mV = 1.0×10-2mV 直流電流300.00µA: Ul2 = 2×3.8×10-2µA =7.6 ×10-2µA 交流電壓300.00mV