關(guān)于電阻表示值誤差測量結(jié)果不確定度的評定

賈子花

(天津市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督寶坻檢測中心 天津301800)

關(guān)于電阻表示值誤差測量結(jié)果不確定度的評定

賈子花

(天津市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督寶坻檢測中心 天津301800)

參照國家電流表、電壓表、功率表及電阻表檢定規(guī)程，通過使用多功能校準(zhǔn)儀對電阻表進(jìn)行校準(zhǔn)，并對其誤差來源進(jìn)行分析，應(yīng)用A類不確定度和B類不確定度評定方法對誤差來源進(jìn)行分類確定，應(yīng)用正態(tài)分布和均勻分布等計算方法對其不確定度進(jìn)行合成計算，最后評估出最優(yōu)測量結(jié)果的不確定度。

誤差來源 A類不確定度 B類不確定度 均勻分布

1 測量條件

1.1 測量依據(jù)

JJG 124-2005《電流表、電壓表、功率表及電阻表》檢定規(guī)程。

1.2 測量環(huán)境

溫度為(20±2)℃；相對濕度在 40%～60% RH之間。

1.3 測量標(biāo)準(zhǔn)

主要測量標(biāo)準(zhǔn)器為型號是 DO30A*多功能校準(zhǔn)儀，其測量范圍為 10,Ω～20,MΩ，技術(shù)指標(biāo)為10,Ω～2,MΩ，準(zhǔn)確度為±0.2%，(5～20)MΩ準(zhǔn)確度為±0.4%。

1.4 測量對象

準(zhǔn)確度級別分別為0.5、1.0、1.5及以下等級的電阻表。

1.5 測量方法

按照 JJG 124-2005《電流表、電壓表、功率表及電阻表》檢定規(guī)程第6章的檢定方法進(jìn)行測量，現(xiàn)選取1臺型號為MF-47型，測量范圍為(500,Ω～5,kΩ)的電阻表，采用直接比較法進(jìn)行測量不確定度評估。將電阻表連接到多功能校準(zhǔn)儀上，調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電阻源，使標(biāo)準(zhǔn)電阻源處于被校點上，讀取電阻表示值，確定被檢表的示值誤差。

2 測量模型

根據(jù)測量方法，建立如下測量模型：

式(1)中：△——被檢表該分度線示值誤差值，kΩ；

AX——被檢表指示值，kΩ；

AN——多功能校準(zhǔn)儀讀數(shù)值，kΩ。

3 方差和靈敏系數(shù)

測量結(jié)果的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc用下式計算：

式(2)中：uc(△)——合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度；

u(AX)——被檢表引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量；

u(AN)——標(biāo)準(zhǔn)器引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。

靈敏系數(shù)數(shù)學(xué)模型：△＝AX－AN

靈敏系數(shù)：

4 測量不確定度來源

主要為：①由多次重復(fù)測量引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u11；②標(biāo)準(zhǔn)器本身量傳時引起的不確定度分量 u12；③由環(huán)境條件引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 u13；④電阻表分辨力引起的不確定度分量u14。

5 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

以下要對電阻表各校準(zhǔn)點示值誤差進(jìn)行測量不確定度評定。

在重復(fù)性條件下，對 MF-47型電阻表各個校準(zhǔn)點進(jìn)行連續(xù)測量 10次，每次測量都需要重新接線，調(diào)整機械零位和電器零位。所得數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 連續(xù)測量結(jié)果匯總表Tab.1 Summary list of consecutive measurement results

先對1,kΩ點示值誤差進(jìn)行測量不確定度評估。

5.1 由多次重復(fù)測量引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u11

示值平均值為：

單次實驗標(biāo)準(zhǔn)差為：

平均值實驗標(biāo)準(zhǔn)差為：

標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

5.2 標(biāo)準(zhǔn)器本身量傳時引起的不確定度分量u12

該標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量由多功能校準(zhǔn)儀本身示值的不確定度引起，主要影響數(shù)學(xué)模型中的AN分量。采用B類評定方法。

由于多功能校準(zhǔn)儀經(jīng)檢定合格，且測量時環(huán)境溫度、濕度符合其技術(shù)指標(biāo)要求，所引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u12為：U12=a/k，a為多功能校準(zhǔn)儀示值允許誤差，區(qū)間的半寬為 a＝10,kΩ×0.2%＝0.02,kΩ；在該誤差區(qū)間內(nèi)可認(rèn)為服從均勻分布，故包含因子，則：

5.3 由環(huán)境條件引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u13

由于被檢表已在恒溫20,℃條件下靜置2,h，且檢測時溫度保持恒定，所以由溫度造成的影響可以忽略。故由環(huán)境條件引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 u13忽略不計。

5.4 電阻表分辨力引起的不確定度分量u14

電阻表的分辨率為 10,Ω，則區(qū)間半寬度為10,Ω/2，其符合均勻分布，k＝，由分辨率引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：

6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

6.1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表(見表2)

表2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表Tab.2 Summary list of standard uncertainties

6.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

由于各標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量彼此獨立，不相關(guān)，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度按計算。

6.3 擴展不確定度計算

取置信概率為95%，包含因子k＝2

6.4 最終評估結(jié)果

根據(jù) JJG 124-2005《電流表、電壓表、功率表及電阻表》檢定規(guī)程的規(guī)定，下面分別對測量范圍為(500,Ω～5,kΩ)電阻表中 500,Ω、1,000,Ω、2,000,Ω、3,000,Ω、4,000,Ω、5,000,Ω各個點示值誤差進(jìn)行測量不確定度評估，由于評定步驟相同，為了減少文章篇幅，具體評定步驟不再重復(fù)。同理，使用多功能校準(zhǔn)儀校準(zhǔn)對不同準(zhǔn)確度等級的電阻表及其電阻表的各個校準(zhǔn)點，各點示值誤差進(jìn)行測量不確定度評估，這里給出最終評估結(jié)果。

其評估結(jié)果為：

7 測量結(jié)果不確定度報告

采用多功能校準(zhǔn)儀校準(zhǔn)電阻表的CMC為：

［1］ 劉繼杰. 絕緣電阻表示值誤差測量結(jié)果的不確定度[J]. 計量與測試技術(shù)，2007(1)：58.

［2］ 耿維明. 測量誤差與不確定度評定[M]. 北京：中國計量出版社，2010.

［3］ 國家質(zhì)檢總局. 中華人民共和國國家計量檢定規(guī)程——電流表、電壓表、功率表及電阻表[S]. JJG 124-2005. 2005-10-09.

［4］ 王玲生. 熱工檢測儀表[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1994.

［5］ 林玉池. 測量控制與儀器儀表前沿技術(shù)及發(fā)展趨勢[M]. 天津：天津大學(xué)出版社，2008.

［6］ Curtis D. Johnson. 過程控制儀表技術(shù)[M]. 6版. 北京：科學(xué)出版社，2002.

［7］ 須鼎興. 電子測量儀器原理及應(yīng)用技術(shù)[M]. 上海：同濟大學(xué)出版社，2002.

［8］ 盛克仁. 過程測量儀表[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1992.

Assessment of Error Measurement Uncertainty for Resistance Indicating Values

JIA Zihua
(Tianjin Quality and Technical Supervision Baodi Testing Center，Tianjin 301800，China)

Referring to the national verification regulation of amperemeters，voltmeters，wattmeters and ohmmeters，a multi-functional calibrator was used for the calibration of resistance meters to carry out an analysis for error measurement results. With the application of class A and class B uncertainties in measurement，error sources were classified；with the adoption of normal distribution and uniform distribution methods，a combined standard uncertainty was worked out；and finally，the uncertainty of the optimum measuring results were presented.

source of error；class A uncertainty；class B uncertainty；uniform distribution

TH89

A

1006-8945(2014)11-0022-03

2014-10-10