自动气象站数据采集器校准规范不确定度评定.docx

采集器温度通道测量不确定度评定示例
C. 1概述
本示例根据JJF 1059. 1的要求评定。使用JJQ1型自动气象站信号模拟器（编 号JJQ1-11.0007,已溯源）作为标准器，校准DZZ4型自动气象站数据采集器气温 通道（主采编号SCBH-1302. 0099,温湿度分采编号SCBH-1307. 0111*） -30 °C、 0 °C和50 °C三个校准点的通道误差。
校准时信号模拟器由内部电池供电，使用信号模拟器管理软件控制信号输出, 使用串口调试软件读取通道校准示值，根据数据采集器现场校准规范中的要求分 别校准各点。
在-30 °C校准点，校准结果为AT=-0. 02 °C；在0 °C校准点，校准结果为 △T二-0.05 °C；在50 °C校准点，校准结果为AT=-0. 06 °C。
校准时环境气温为23 °C,相对湿度为30%；校准地点：自动站观测场。
C. 2数学模型
被校准数据采集器的读数值与标准器读数值之差为通道示值误差。该数据采 集器气温通道的误差计算公式如式（C.1）：
AT = T-T （C.1）
式中：
AT——气温通道在某一校准点的误差；
T ——气温通道在某一校准点3次校准结果的算术平均值； Ts ——信号模拟器温度通道在该校准点的标准值。
C. 3不确定度来源和不确定度分量评定C. 3.1测量重复性引入标准不确定度“a
由测量重复性引入的标准不确定度，采用A类评定方法评定。
将信号模拟器温度通道的输出信号设置为-30 °C,对数据采集器气温通道进 行3次重复校准，得到一组数据，同样方法得到该通道0 °C和50 °C校准点的重复 性测量结果，结果见表C.1。
表C. 1气温通道各校准点重复性测量结果
单位为°C
校准点
标准值
被校准采集器示值
极差
-30
-29. 973
-29. 98
-30. 00
-29.99
0. 02

0
0. 053
0.01
-0.01
0.01
0. 02
50
50. 073
50. 03
50.01
50.01
0. 02
由于只测量了3次被校准采集器示值，次数较少，故采用(C. 2)式所示的极差 法计算其标准不确定度：
式中： 以A ——测量重复性引入的不确定度； R 极差； C——极差系数； n——重复读数次数。
依据上式计算，贝IJ：
当校准点为-30 °C时，测量重复性引入的标准不确定度为:
耽A
=0. 02/(1.69
xV3 )=0. 0069 °C；
当校准点为0 °C时，测量重复性引入的标准不确定度为:
—以A
x奶=0. 0069
当校准点为50
=0. 02/(1.69
x0 =0. 0069
°C；
°C时，测量重复性引入的标准不确定度为: 侃A
=0. 02/(1.69
°Co
(C. 2)C. 3.2标准不确定度〃0)
由被校准数据采集器引入的标准不确定度"(刃主要是由数据采集器读数修 约和数据采集器受环境温度的影响引入，均采用B类方法评定。
根据测量结果数据，数据采集器温度通道读数修约到0.01 °C,半宽为 0. 005 °C,服从均匀分布，k二柬,则标准不确定度同(了)为：
005/^3 二0.0029 °C
根据DT50数据采集器的试验结果可知，将DT50数据采集器分别放在0 °C和 30 °C的恒温箱内，使用同一温度信号对其校准，测得在-30 °C、0 °C和50 °C三 个校准点上，两种环境温度中的校准结果最大偏差0.07 °C。引用遂数据，其半 宽为0. 035 °C,假设服从均匀么布，kf ,则标准不确定度 W)为:
“2 0)=0.035/寸5 =0. 0203 °C
而数据采年器的数据修约与其受温度影响不相关，则由数据采集器引入的标 准不确定度〃(瓦)为:__u(T) = ^uf(f) + ul(f) = Vo.00292 +0.02032 =0. 0206 °C
C. 3. 3标准不确定度w(ATv)
该项不确定度是由信号模拟器传递的不确定度引起的，包括信号模拟器的允 许误差、分辨力、校准环境温度变化。
信号模拟器的允许误差引入的标准不确定度.（△兀），采用B类方法评定。根 据JJQ1型信号模拟器使用说明书可知，其温度通道的最大允许误差为±0.03 °C, 则其区间半宽为0. 03 °C,假设其服从均匀分布，kf ,则标准不确定度为: .（△J；）=0.03/盘 =0.0174 °Co
信号模拟器的分辨力引入的标准不确定度采用B类方法评定。根据 JJQ1型信号模拟器使用说明书可知，其温度通糖的分辨力为0. 01 °C,则其区间 半宽为0. 005 °C,其服从均匀分布，kf ,则标准不确定度为：以2（乂） =0. 005// =0. 0029 °C o
由于环境温度变化影响引入的标准不确定度为妈（△"）。根据信号模拟器的 设计生产要求，由于温度变化对信号模拟器温度输出值的影响应符合信号模拟器 的技术要求，因此该项不确定度包含在信号模拟器的允许误差引入的标准不确定 度（A7^）中。
而信号模拟器的允许误差与其分辨力不相关，由信号模拟器传递引起的标准 不确定度以（△<
〃（△-） =（△?；） +"；心4）二，。.。1742 + 0.00292 二0. 0177 °COC. 4合成标准不确定度
合成标准不确定度"c用式（C.3）计算：
uc =+ 以 2@） + 〃2（乂） （C.3）
式中：
处一一合成标准不确定度；侃A_ ——测量重复性引入的标准不确定度；
u（T）——被校准数据采集器引入的标准不确定度；
〃（△?；）——信号模拟器传递的不确定度引入的标准不确定度。
依据上式计算，当校准点为-30 °C、0 °C和50 °C时，合成标准不确定度均 为：
uc = a/0.00692 +0.02062 +0.01772 =0. 029 °CC. 5扩展不确定度
合成相对标准不确定度一般服从正态分布，取包含因子k=2,用式（C.4）计 算扩展不确定度〃：
U = kxu（： （C.4）
式中：
u——扩展不确定度；k——包含因子；
uc——合成标准不确定度。
依据上式计算，当校准点为-30 °C、0 °C或50 °C时，其扩展不确定度均为： t/=0. 058^0. 06 °C, k=2。
C.6测量不确定度报告
在环境气温为23 °C、相对湿度为30%时，使用JJQ1型自动气象站信号模拟器 （编号JJQ1-11.0007）作为标准器，校准DZZ4型自动气象站数据采集器温度通道 （主采编号SCBH-1302. 0099,温湿度分采编号SCBH-1307. 0111*）各校准点的通 道差。
在-30 °C校准点，校准结果为AT=-0. 02 °C,扩展不确定度U =0. 06 °C, k =2o
在0 °C校准点，校准结果为AT—0. 05 °C,扩展不确定度U二0.06 °C, k 二2。
在50 °C校准点，校准结果为△『=-0.06 °C,扩展不确定度U =0.06 °C, kd