胨炼：大量程百分表校准装置测量不确定度分析 大量程百分表校准装置测量不确定度分析 陈 炼 （东华计量测试研究院，江西南昌３３００２９） 摘要：大量程百分表是指测量范围超过１０ｍｍ的一种长度测量工具，其测量杆的直线位移，通过机械传动系统转变为指针在表盘上的角位移，沿表盘圆周 上有均匀的刻度，分度值为０．０１ｍｍ。本文对大量程百分表校准装置的测量不确定度进行分析。 关键词：大量程百分表；测量不确定度 中图分类号：ＴＨ７１１ 文献标识码：Ａ 国家标准学科分类代码：４１０．５５ ＤＯＩ：１０．１５９８８／ｊ．ｃｎｋｉ．１００４—６９４１．２０１６．０３．０４５ Ｄｉａｌ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ ｉｎ ａ Ｗｉｄｅ Ｒａｎｇｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｃｈｅｎ Ｌｉａｎ １ 测量方法（依据ＪＪＧ３７９—２００９（（大量程百分表》） 大量程百分表的示值误差是采用光栅式指示表检定 仪进行校准。校准时，先将检定仪和大量程百分表分别 对好零位，大量程百分表示值误差是在正行程的方向上 每隔５０个分度进行校准。大量程百分表移动规定分度 后，检定仪会采好相应的误差值，直至工作行程终点；超 过终点后，接着反向进行校准。由全程校准得到的最大 误差与最小误差之差值为大量程百分表的示值误差。下 面以（０—５０）ｍｍ，０．０１ｍｍ分度值的大量程百分表示值 误差校准为例，分析测量扩展不确定度。 ２测量模型 ｅ＝ ｄ一 ＋ （１一ｃｏｓ０） 合并样本标准差 ｓＰ：鼯ｍ＝ （１．０７５ ＋１．１６０ ＋１．１８５ ）／３ ＝１．１４１ ｍ 因大量程百分表示值误差是以全程最大误差与最小 误差之差计算，实验标准差影响二次，则 ｕ（Ｌ ）＝ ＝１．６１４１ｘｍ ３．２数显式指示表检定仪示值引起的不确定度分量 （ ） 数显式指示表检定仪示值误差为２１ｘｍ，均匀分布， 取分布因子ｂ取０．６，故： （ ）＝２×０．６＝１．２ ｍ ３．３大量程百分表和指示类数显式检定仪之间的温度 差引起的不确定度分量Ｍ（ ） 百分表和检定仪之间的温度差 ，以等概率落在± １ ｏＣ范围内，取矩形分布（分布因子ｂ＝０．６）线膨胀系数 假定为Ｏｔ＝１１．５×１０ ｏＣ～，受检点Ｌ＝５０ｍｍ。 ｕ（８ ）＝５０ｍｍ×１１．５×１０一 ｏＣ～ｘＯ．６＝Ｏ．３４ ｍ ３．４大量程百分表和检定仪之间的线膨胀系数差引入 的不确定度ｕ（６ ） 式中： 一大量程百分表示值（标准条件下）； Ｌ 一数显式指示表检定仪示值（标准条件下）； ０一大量程百分表测杆主轴与光栅式指示表检定仪 测杆主轴夹角。 Ｌ 一 ３计算分量标准不确定度 ３．１测量重复性估算的不确定度分量 （Ｌ ） 选取大量程百分表示值为１５ｍｍ、３０ｍｍ、４５ｍｍ三 点，每点分别用数显指示表检定仪各在重复性条件下连 续测量１０次，共得３组测量列，每组测量列分别按贝塞 尔公式得到单次实验标准差，如表１所示。 表１ ３组实验标准计算结果 假定百分表和检定仪之间存在线膨胀系数差 ＝ ±２×１０ ｏＣ～，取三角分布，分布因子ｂ＝０．４，检定温度 对２Ｏ℃的最大偏差 为±８￣Ｃ，受检点Ｌ＝５０ｍｍ。 “（ ）＝５０ｒａｍ×８ｏＣ×２ ｘ １０一。ｏＣ一 ×０．４＝０．３２ ｍ ３．５大量程百分表测杆轴线和检定仪轴线的夹角引入 的不确定度 （０） 百分表测杆轴线相对于检定仪轴线存在夹角 ，但 （下转第１００页） 收稿日期：２０１５—１２—１０ 计量与Ｉ埘试技术》２０１６丰第４３墓第３期 表３ Ｍ（ｔ ） “ ＝￣／ｃ （， ）＋ｃ； ；（ｆ ） （４） 的数值大小可以根据被测仪表的规格，查表３带 入上式计算得到。本例仪表各测量点１１， 依次为 ０．００３２，０．００３８４，０．００３６，０．００３９，０．００４３（ｍＡ）。 ５．３扩展不确定度的分析 取置信概率Ｐ＝９５％，按有效自由度 查ｔ分布表 得到Ｋ９ ＝ｔ９５（１００）＝１．９８，扩展不确定度ｕ９５：Ｋ９，。 ／／，。＝１．９８／Ｚ ６不确定度报告 根据直流电阻箱输出信号的大小和热电阻类型，查 表１的△。按均匀分布考虑，则１１，（ｔ ）＝Ｉ△Ｉ／√３。见表 ３。ＺＸ７４直流电阻箱检定结果的可靠性为９５％，自由度 按保守估计取１００。 该实验所选仪表各测点的 （ｔ ）分别为： （０）＝ （２５）＝ｕ（５０）＝ｕ（７５）＝ｕ（１００）＝Ｏ．０ｌ℃ ４标准不确定度统计表（见表４） 表４标准不确定度统计表 此次试验中所用标准器作为配装热电偶的温变的校 准源，仪表输出误差测量结果不确定度的报告以按表５ 的方式给出。 表５温度变送器（配热电阻）测量不确定度报告 扩展不确定度 不大于仪表最大允许误差的１／３。 ７结论 温度变送器校准规范已更新为ＪＪＦ １１８３—２００７《温 度变送器校准规范》，因此利用原来的规范ＪＪＧ８２９— １９９３《电动温度变送器检定规程》进行校准已不合时 宜。本文在新规程的基础上开展不确定度评定，可为其 他类型温度变送器的不确定度评定提供一定参考。 ５ 合成标准不确定度分析评定 参考文献 ５．１灵敏系数 测量模型ＡＩ，：Ｉｄ一［（， ／ ）ｔ ＋，０］ ［１］ＪＪＦ１１８３—２００７｛温度变送器校准规范》［ｓ］． 『２］施昌彦．测量不确定度评定与表示指南．中国计量出版社，２Ｏ０５． 作者简介：于海，男，高级工程师。工作单位：昌吉州回族自治州计量检定 所。通讯地址：８３１１００昌吉市北京北路１０２号昌吉州质监局计量所。 赵斌，昌吉州回族自治州计量检定所（昌吉８３１１００）。 灵敏系数ｃ１＝ ＝ ＝一冬 ５．２合成标准不确定度的分析 输入量，ｄ和ｔ 彼此相互，所以合成标准不确定 度可按下式得到： （上接第９７页） 不应超过±０．００２ｒａｄ，取矩形分布，分布因子ｂ＝０．６，受 检点Ｌ＝５０ｍｍ。 Ｍ（ ）：Ｌ． ．６：５０ｍｍ ｘ０．０００００２×０．６：０．０６ｐ．ｒｎ 表２ 大量程百分表测量不确定度一览表 ４合成标准不确定度 ／Ｚ ＝ （ ｄ）＋Ｍ （Ｌ ）＋Ｍ （６ ）＋ （ ）＋Ｍ （ ） ２＝１．２ ＋１．６１４ ＋０．３４２＋０３２。＋００６ ．．／Ｚ ＝２．０７ｉｘｍ ５扩展不确定度 假定满足正态分布，置信水平为９５％，则ｋ＝２ Ｕ＝ ×２＝５．８５ｔｘｍ 作者简介：陈炼，女，工程师。工作单位：东华计量测试研究院，通讯地址 ３３００２９江西省南昌市南池路２２９号。
