数字多用表测得值不确定度评定及预评估应用.pdf

数字多用表测得值不确定度评定及预评估应用徐锦涛葛利蕊盛 丹（中国人民解放军 部队）摘要：本文以数字多用表校准装置为例，对其测得值的典型值进行不确定度分析，并针对实际工作中数字多用表校准后，整个测量范围内的测得值不确定度存在计算时间长、易出错、效率低等问题，提出预评估应用实际工作的思考。关键词：数字多用表；校准；测得值不确定度评定；预评估 ：，：；引言数字多用表（以下简称数表）是电气测量中最常用电子仪表，具有特殊测量功能应用特殊测量领域，但电压、电流、电阻参数的测量是最主要、最基础的功能。目前，科技发展日新月异，数表的校准要求随技术指标要求的提高而提高。为确保数表量值的溯源性，需对其进行定期校准，并对校准结果进行不确定度分析。本文以数字多用表校准装置（主要以 与 多功能校准源为主标准器，以下简称校准装置）、校准数表为例，进行测得值典型值不确定度评定，并提出预评估应用实际工作的思考。建立测量模型 测量模型建立测量模型，设校准装置输出的标准值为，被校数表的示值为，则：（）式中：被校数表示值误差；被校数表的示值；校准装置输出的标准值。方差和灵敏系数合成方差：（）()()()()灵敏系数：()()不确定度来源分析根据相应的技术手册及说明书，在标准条件下，对于校准装置和数表，由环境温湿度、供电电源、输入阻抗、电磁辐射等因素造成的影响微乎其微，因此，校准过程中，测得值不确定度的主要来源括：校准装置引入的不确定度、数表 的分辨力引入的不确定度、测量重复性引入的不确定度。校准装置性能指标（）直流电压：（）时，则扩展不确定度为：徐锦涛等：数字多用表测得值不确定度评定及预评估应用且 时，（）直流电流：（）时，则扩展不确定度为：且 时，（）直流电阻：时，则扩展不确定度为：且 时，（）交流电压：；时，则扩展不确定度为：且 、时，（）交流电流：；时，则扩展不确定度为：且 、时，测得值不确定度评定 直流电压 点重复性条件下，直流电压 点连续测量 次，测得数据（单位：）为：、则：（）（）槡 校准装置最终的技术指标引入的不确定度分量由校准装置最终的技术指标得到直流电压 点的标准不确定度为 （），按 类方法评定，则其引入的不确定度分量为：数表 引入的不确定度分量测量直流电压 时，数表 的分辨力为 ，即 ，在此区间内，服从均匀分布，即 槡 ，按 类方法评定，则其引入的标准不确定度分量为：重复性引入的标准不确定度分量依据 次测得值，将贝塞尔公式计算的实验标准偏差 （）作为重复性，按 类方法评定，则其引入的标准不确定度分量为：()合成标准不确定度由于测量重复性与数表分辨力引入的不确定度分量存在一定的重复，且，则合成标准不确定度为：槡 扩展不确定度 （）由于直流电压测得值为 ，因此扩展不确定度为：（）直流电流 点重复性条件下，直流电流 点连续测量 次，测得数据（单位：）为：、则：()（）槡 校准装置的技术指标引入的不确定度分量根据校准装置的技术指标，得到直流电流 点的标准不确定度为 （），则：数表 引入的不确定度分量测量直流电流 时，数表 分辨力为 ，即 ，则：重复性引入的标准不确定度分量根据 次测得值，计算重复性引入的标准不确定度分量为：()计量与测试技术 年第 卷第 期 合成标准不确定度由于，则合成标准不确定度为：槡 扩展不确定度 （）由于直流电流测得值为 ，因此扩展不确定度为：（）直流电阻 点重复性条件下，直流电阻 点连续测量 次，测得数据（单位：）为：、则：()（）槡 校准装置的技术指标引入的不确定度分量根据校准装置的技术指标，得到直流电阻 点的标准不确定度为 （），则：数表 引入的不确定度分量数表 测量直流电阻 时，其分辨力为 ，即 ，则：重复性引入的标准不确定度分量根据 次测得值，计算重复性引入的标准不确定度分量为：()合成标准不确定度由于 ，则合成标准不确定度为：槡 扩展不确定度 （）由于直流电阻测得值为 ，因此扩展不确定度为：（）交流电压 （）点重复性条件下，交流电压 （）点连续测量 次，测得数据（单位：）为：、则：()（）槡 校准装置的技术指标引入的不确定度分量根据校准装置的技术指标，得到交流电压 （）点的标准不确定度为 （），则：数表 引入的不确定度分量测量交流电压 （）时，数表 分辨力为 ，即 ，则：重复性引入的标准不确定度分量根据 次测得值，计算重复性引入的标准不确定度分量为：()合成标准不确定度由于，则合成标准不确定度为：槡 扩展不确定度 （）由于交流电压测得值为 ，因此扩展不确定度为：（）交流电流 （）点重复性条件下，（）点连续测量 次，测得数据（单位：）为：、则：（）（）槡 校准装置的技术指标引入的不确定度分量根据校准装置的技术指标，可得交流电流 （）点的标准不确定度为 （），则：徐锦涛等：数字多用表测得值不确定度评定及预评估应用 数表 引入的不确定度分量测量交流电流 （）时，数表 分辨力为 ，即 ，则：重复性引入的标准不确定度分量根据 次测得值，计算重复性引入的标准不确定度分量为：（）合成标准不确定度由于，因此合成标准不确定度为：槡 扩展不确定度 （）由于交流电压测得值为 ，因此扩展不确定度为：（）预评估应用依据 数字多用表校准规范，数表需要的校准点较多，且在校准报告中应给出测得值的不确定度，存在计算时间久、易出错、效率低等问题。为解决测得值不确定度的计算问题，可对被校数表进行预评估。根据数表 测得值不确定度评定可知，测得值的不确定度主要取决于校准装置整体和测量重复性引入的不确定度分量。由于校准装置在有效期内一般可保证其稳定性，因此在日常工作中，重复性成为了测得值不确定度评定中最大的变量。若日常工作中对同一类型的被校件（如 ）进行常规校准时，校准系统稳定条件下，测得的重复性无明显变化，则可用该校准装置与校准被校件相同的测量程序、校准人员、校准条件和地点，预先对典型的被校件进行重复性测量和测得值的不确定度评定。由此可知，对于同一类型的设备进行校准时，可直接导入测得值的不确定度，避免人为计算误差，提高了校准工作的效率。结束语随着仪器科技不断的进步，计量的技术规范越来越偏向于校准，不确定度的使用只会更加频繁，其评定也越来越重要。本文以数字多用表校准装置为例，对常用的 个典型值的测得值进行不确定度评定，并提出一种预评估应用实际工作的思考，为日常工作中的问题提供一种解决方案，提高了工作的效率。参考文献 国防科工委技术与质量司组织编写 计量技术基础 北京：原子能出版社，通用计量术语及定义 测量不确定度评定与表示 数字多用表校准规范 国防科工委科技与质量司组织编写 电磁学计量 北京：原子能出版社，福禄克公司 多功能校准器使用手册 福禄克公司 多功能校准器技术说明书 安捷伦公司 数字万用表使用手册 刘大鹏，王子影，张宇，等 直流数字式欧姆表示值误差的测量不确定度评定 计量与测试技术，（）：倪育才 实用测量不确定度评定 北京：中国质检出版社，（上接第 页）表 符号不确定度来源重复性引入的不确定度 安装误差引入的不确定度 标准半球引入的不确定度 合成标准不确定度 （槡）槡 扩展不确定度 （）结语综上所述，可知：（）该圆度仪示值误差测得值的不确定度为：（）（）圆度仪径向误差测得值的不确定度为：（）参考文献 测量不确定度评定与表示 圆度、圆柱度测量仪 计量与测试技术 年第 卷第 期