孵化机孵化有效区域温度稳定性不确定度评定_陈佶.pdf

引用本文格式陈佶孵化机孵化有效区域温度稳定性不确定度评定 J农业工程，2023，13（1）：108-111 DOI：10.19998/ki.2095-1795.2023.01.020CHEN JiUncertainty evaluation on temperature stability of effective incubation area in incubatorsJAgricultural Engineering，2023，13（1）：108-111孵化机孵化有效区域温度稳定性不确定度评定陈佶（上海市农业机械鉴定推广站，上海 201601）摘要：评定了孵化机孵化有效区域温度稳定性的测量不确定度。按照 JB/T 9809.22013孵化机第 2 部分：试验方法对孵化机孵化有效区域温度进行测量并建立了测量模型；依据 JJF 1059.12012测量不确定度评定与表示，分析不确定度来源和影响因素，对测量结果进行不确定度评定。结果表明，孵化机孵化有效区域温度稳定性的扩展不确定度 U=0.18 C，仪器校准引入的不确定度分量是影响孵化机孵化有效区域温度稳定性测量结果不确定度的主要因素。关键词：孵化机；孵化有效区域；温度稳定性；不确定度中图分类号：S817.6文献标识码：A文章编号：2095-1795（2023）01-0108-04DOI：10.19998/ki.2095-1795.2023.01.020Uncertainty Evaluation on Temperature Stability of EffectiveIncubation Area in IncubatorsCHEN Ji（Shanghai Agriculture Machinery Identification and Extension Station，Shanghai 201601，China）Abstract：Measurement uncertainty was evaluated for temperature stability of effective incubation area in incubatorsAccording to JB/T9809.2 2013，temperature of effective incubation area in incubators was measured and a measurement model wasestablished According to JJF 1059.1 2012，sources and influencing factors of uncertainty were analyzed，and uncertainty ofmeasurement results was evaluatedResults indicated that expanded uncertainty of temperature stability in effective area of incubatorincubation was U=0.18 C，and uncertainty component introduced by instrument calibration was main factor affecting uncertainty ofmeasurement results for temperature stability in effective area of incubator incubationKeywords：incubator，effective incubation area，temperature stability，uncertainty0引言测量不确定度是表征赋予被测量值分散性的非负参数，表明测量结果量值的可信程度和不可确定程度1-3。测量不确定度通常由若干分量组成。其中一些分量可根据在重复性测量条件下进行多次测量所得测量值的统计分布，按测量不确定度的 A 类评定进行评定；另一些分量可根据基于经验或其他信息获得的概率密度函数，按测量不确定度的 B 类评定进行评定。两者均可用标准偏差表征1。检验检测机构应根据需要建立和保持应用评定测量不确定度的程序4。孵化机是一种模拟禽类孵化时的生态环境，对温度、湿度、二氧化碳浓度等条件加以精确控制的仿生设备5。禽蛋孵化过程复杂，其孵化时的环境条件对孵化率、健雏率有较大影响6。稳定适宜的温度是影响禽蛋孵化质量的主要因素之一7。孵化温度过低，胚胎活力下降、发育迟缓，孵化期延长，孵化率降低；孵化温度过高，胚胎代谢旺盛，种蛋失水多，孵化率也会降低8。因此，在孵化过程中应根据胚胎发育特征精确控制不同孵化阶段的环境条件9。孵化有效区域温度稳定性是评价孵化机性能的重要指标。以孵化机孵化有效区域温度稳定性为研究对象，对测量结果的不确定度进行评定，为孵化机的试验鉴定提供参考。1材料与方法1.1测量依据参照 JB/T 9809.22013孵化机第 2 部分：试验方法（以下简称标准）相关要求进行测量。收稿日期：2022-09-06修回日期：2022-11-07作者简介：陈佶，学士，主要从事农业机械试验鉴定与推广工作E-mail：第 13 卷 第 1 期农业工程Vol.13No.12023 年 1 月AGRICULTURAL ENGINEERINGJan.20231.2测量仪器测量所用仪器为法国 JRI 公司 ReferencE PT100 型铂电阻无线温度记录仪，可通过 USB 接收器连接电脑，实现多点温度在线实时监测，采样间隔在 25 400 s 范围内可调。根据生产厂提供的技术参数，温度在2050 C 范围内最大允许误差为0.09 C，符合标准的准确度要求。1.3测量方法测量采用整批入孵式孵化机，按照标准 3.2.1.1 的要求布放温度记录仪，布点位置在孵化有效区域外轮廓面内侧 57 cm，布点高度为蛋托平面向上 35 cm，如遇有障碍物应相距 57 cm，孵化有效区域分上、中、下 3 个等间距平面，每个平面设置 6 点，共 18 点，如图 1 所示10。测量为空机试验。LW布点平面长度；布点平面宽度图 1孵化有效区域平面布点Fig.1 Measuring points layout of effective incubation area根据标准 3.2.4.1 的要求，将孵化机温度调节到（37.80.2）C，待温度稳定后依次测试 18 点的温度，温度记录仪采样间隔设置为 10 min，测试 3 次，计算每次测试的平均值。2测量不确定度评定2.1测量模型根据标准 3.2.4.2 的定义，孵化有效区域温度稳定性为 3 次测试中最大平均温度与最小平均温度之差，按式（1）建立测量模型。Tw=TjmaxTjmin（1）TW式中 孵化有效区域温度稳定性，CTjmax 3 次测试中最大平均温度，CTjmin 3 次测试中最小平均温度，C测量最大平均温度和最小平均温度时，应先按式（2）计算孵化有效区域平均温度。Tj=ni=1Tijn（2）Tjj式中 第 次测试的平均温度，CTijji 第 次测试中第 点的温度，Cn 孵化有效区域测点总数2.2不确定度来源孵化机孵化有效区域温度稳定性测量不确定度主要来源于 3 方面：一是重复测量引入的标准不确定度分量，按 A 类方法评定；二是温度记录仪校准引入的标准不确定度分量，按 B 类方法评定；三是温度记录仪最大允许误差引入的标准不确定度分量，按 B 类方法评定。2.3重复测量引入的标准不确定度分量孵化机内部结构紧凑复杂，加热机构、送风机构、加湿机构等部件的安装位置和工作状态均会影响各测点的温度。靠近加热机构的测点温度较远离加热机构的测点温度高；热空气上升冷空气下沉，上层测点温度较下层测点温度高；送风机构形成的循环气流路径上的测点温度更接近于设置的孵化机控制温度。测量仪器的布放位置也会造成测量结果的误差。为减少测量误差，在重复性测量条件下按照 1.3 测量方法对各点温度进行 3 组重复测试。各点温度记录仪读数如表 1所示。C=1.69=1.8根据各点温度记录仪读数，按式（2）计算 3 组测试中每一次测试的平均温度，然后按式（1）计算得到各组测试的温度稳定性结果。因温度稳定性测量次数较少，按照计量技术规范 JJF 1 059.12012测量不确定度评定与表示（以下简称技术规范），采用极差法进行不确定度评定11。假设各点温度测量结果接近正态分布，根据技术规范中表 1，当测量次数为 3 次时，对应的极差系数，自由度1。按式（3）计算不确定度，结果如表 2 所示。uA=RCN（3）uA式中温度稳定性 A 类不确定度，CR温度稳定性极差C极差系数N重复测试次数2.4温度记录仪校准引入的标准不确定度分量U测量使用的每个温度记录仪都由计量部门进行校准并出具校准证书，每份证书均给出了校准结果的扩展不确定度及相应的包含因子。根据技术规范关于标准不确定度 B 类评定可能值区间半宽度的确定方法，校准证书提供的校准值给出了其扩展不确定度为，则陈佶：孵化机孵化有效区域温度稳定性不确定度评定 109 a=U区间的半宽度为。按式（4）计算各温度记录仪校准引入的标准不确定度，结果如表 3 所示。uBi=ak（4）uBii式中第 号温度记录仪校准引入的 B 类不确定度，Ca可能值区间的半宽度，Ck置信因子或包含因子2.5温度记录仪测量精度引入的标准不确定度分量a=a=0.09k=3根据生产厂提供的技术资料，温度记录仪的最大允许误差为0.09 C。根据技术规范关于标准不确定度B 类评定可能值区间半宽度的确定方法，生产厂提供的测量仪器最大允许误差为，经计量部门检定合格，则可能值区间半宽度为，故区间半宽度 C。假设为均匀分布，根据技术规范表 3，置信因子。按式（4）计算不确定度，计算结果如表 4 所示。表 4温度记录仪最大允许误差不确定度分量Tab.4 Maximum permissible error uncertainty components oftemperature recorders最大允许误差/C分布类别置信因子标准不确定度/C0.09均匀分布30.0522.6合成标准不确定度孵化机孵化有效区域温度稳定性测量不确定度汇总如表 5 所示。表 1各点温度记录仪读数Tab.1 Readings of temperature recorders测点各点温度/C第 1 组第 2 组第 3 组第 1 次第 2 次第 3 次第 1 次第 2 次第 3 次第 1 次第 2 次第 3 次137.8137.7937.8537.8037.8437.8037.8737.9137.86237.8437.8337.8937.8837.9337.8737.9837.9737.94337.7037.7037.7537.7137.7637.7237.8037.8037.76437.8337.8237.8637.8537.9137.8537.9537.9437.91537.7737.7537.8137.7837.8237.7837.8737.8837.84637.7037.7037.7537.7337.7837.7337.8237.8337.78737.8537.8337.8737.8237.8337.8437.8637.9037.85837.8137.8037.8537.8337.9037.8237.9337.9237.90937.7937.8037.8437.8437.9137.8337.9337.9137.891037.8737.8437.9037.8437.8737.8537.9037.9437.891137.8337.8337.8637.8637.9237.8437.9637.9437.911237.7837.7837.8037.8437.9237.8337.9537.8837.921337.8737.8637.9237.8937.9337.8837.9837.9937.951437.8337.8237.8837.8637.9137.8437.9537.9537.921537.8037.7937.8237.8037.8137.7937.8437.8637.821637.8837.8637.9237.8937.9437.8737.9937.9937.941737.8637.8537.8937.8737.8937.8637.9337.9537.891837.8237.8137.8637.8437.8837.8237.9337.9337.88表 2温度稳定性极差和不确定度分量Tab.2 Range and uncertainty components of temperature stability组别平均温度/C温度稳定性/C温度稳定性极差/C标准不确定度/C第 1 次第 2 次第 3 次137.8137.8037.850.050.020.007237.8337.8837.820.06337.9137.9237.880.04表 3温度记录仪校准不确定度分量Tab.3 Calibration uncertainty components of temperature recorders温度记录仪序号U扩展不确定度/Ck置信因子标准不确定度/C 10.0420.020 20.0420.020 30.0320.015 40.0420.020 50.0420.020 60.0420.020 70.0320.015 80.0420.020 90.0320.015100.0320.015110.0420.020120.0320.015130.0420.020140.0320.015150.0320.015160.0320.015170.0320.015180.0420.020 110 农业工程设计制造与理论研究uC=0.09重复测量、温度记录仪校准和温度记录仪最大允许误差引入的各不确定度分量不相关，无需计算灵敏系数，按式（5）计算合成标准不确定度，结果为 C。uC=u2A+u2B1+u2B2+u2B18+u2B误差（5）uC式中合成标准不确定度，CuB 误差仪器最大允许误差引入的 B 类不确定度，表 5不确定度分量汇总Tab.5 Summary of uncertainty components不确定度分量不确定度来源评定方法标准不确定度/CuA重复测量A 类0.007uB11 号温度记录仪校准B 类0.020uB22 号温度记录仪校准B 类0.020uB33 号温度记录仪校准B 类0.015uB44 号温度记录仪校准B 类0.020uB55 号温度记录仪校准B 类0.020uB66 号温度记录仪校准B 类0.020uB77 号温度记录仪校准B 类0.015uB88 号温度记录仪校准B 类0.020uB99 号温度记录仪校准B 类0.015uB1010 号温度记录仪校准B 类0.015uB1111 号温度记录仪校准B 类0.020uB1212 号温度记录仪校准B 类0.015uB1313 号温度记录仪校准B 类0.020uB1414 号温度记录仪校准B 类0.015uB1515 号温度记录仪校准B 类0.015uB1616 号温度记录仪校准B 类0.015uB1717 号温度记录仪校准B 类0.015uB1818 号温度记录仪校准B 类0.020uB误差仪器最大允许误差B 类0.0522.7扩展不确定度k=2U=0.18扩展不确定度由合成标准不确定度乘包含因子得到。根据技术规范，在通常的测量中一般取，按式（6）计算，结果为C。U=kuC（6）U式中 扩展不确定度，C3结束语当孵化机控制温度为（37.80.2）C 时，孵化有效区域温度稳定性扩展不确定度为 0.18 C，置信因子k=2。通过对测量过程中引入的标准不确定度进行评定与分析后发现：重复测量引入的标准不确定度对测量结果影响较小；测量过程中使用的温度记录仪数量较多，累计仪器校准引入的标准不确定度对测量结果影响较大。为降低仪器对测量不确定度的影响，建议使用准确度更高的温度测量仪器。参考文献测量不确定度评定与表示：JJF 1059.12012S1柘旭关于测量误差与测量不确定度教学的思考J中国标准化，2018（S1）：252-255ZHE XuOn the teaching of measurement error and measurement uncer-taintyJChina Standardization，2018（S1）：252-2552闫志文旋耕机耕深测量结果不确定度评定J农业工程，2021，11（1）：101-103YAN ZhiwenUncertainty evaluation on measurement results of tillagedepth of rotary tillerJAgricultural Engineering，2021，11（1）：101-1033检验检测机构资质认定能力评价检验检测机构通用要求：RB/T 2142017S4李侠，朱道春孵化机温度模糊控制器设计与仿真J电脑知识与技术，2014，10（13）：3 156-3 159LI Xia，ZHU DaochunDesign and simulation of hatcher temperaturefuzzy controllerJ Computer Knowledge and Technology，2014，10（13）：3 156-3 1595唐英姿，蒋峰，陈建军家禽种蛋孵化环境无线监控系统的设计J中国家禽，2017，39（12）：68-706杨金祥，章海，陈胜雏鸡孵化中恒温孵化器系统的设计J农村经济与科技，2021，32（11）：60-627卢琴，罗青平，张腾飞，等孵化温度对种蛋出雏率的影响J黑龙江畜牧兽医，2017（18）：54-56LU Qin，LUO Qingping，ZHANG Tengfei，et alEffect of hatchingtemperature on egg hatching rateJHeilongjiang Animal Science andVeterinary Medicine，2017（18）：54-568刘霞，何倩，卢玉笛，等提高种蛋孵化率的关键性技术措施J甘肃畜牧兽医，2022，52（5）：5-89孵化机第2部分试验方法：JB/T 9809.22013S10赵海鹰几种测量不确定度A类评定方法的比较J计量与测试技术，2017，44（12）：53-55ZHAO HaiyingCompsrison of the estimation accuracy of some type Aevaluation of measurement uncertaintyJMetrology&MeasurementTechnique，2017，44（12）：53-5511陈佶：孵化机孵化有效区域温度稳定性不确定度评定 111