数字多用表不确定度评定方法探析

第２５卷第３期　２００６年９月　青海　电力　Ｖｏ１．２５　Ｎｏ．３　Ｓｅｐ．，２００６　ＱＩＮＧＨＡＩ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＰＯＷＥＲ　数字多用表不确定度评定方法探析　葛　琳　（青海电力试验研究所，青海西宁８１０００８）　摘要：依据ＪＪＧ３１５—８３（直流数字电压表》以数字多用表检定装置测量数字多用表电压档为例，通过重复性　测试试验分析及示值测量分辩率、检定装置引起的标准不确定度、上级标准器校准不确定度４个方面进行其　测量不确定度的评定方法。　关键字：数字多用表；不确定度；　评定；测量；　误差　中图分类号：ＴＭ９３２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—８１９８（２００６）０３—００２６—０３　Ｄｉｓｃｕｓｓ　Ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ’Ｓ　Ａｐｐｒｅｃｉａｔｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｕｌｔｉｍｅｔｅｒ　ＧＥ　Ｌｉｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ‘ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｉ３（３　ｄｉｇｉｔａｌ　ｖｏｌｔｍｅｔｅｒ　ＪＪＤ３１５—１９８３’，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｔａｋｅｓ　ｔｈｅ　ｅｘａｍｐｌｅ　ｏｆ　ｕｓｉｎｇ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｍｕｌｔｉｍｅｔｅｒ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｄｅｖｉｃｅｓ　ｔｏ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｉｔｓ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｄｅｇｒｅｅ。ａｎｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　４　ａｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｒｅｐｅａｔｅｄ　ｍｅａ・　ｓｕｒｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ。ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ　ｖａｌｕｅ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ。ｓｔａｎｄｅｒｓ　ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ　ｂｙ　ｄｅｖｉｃｅｓ，ａｎｄ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ　ａｓ　ｉｔｓ　ａｓｓｅｓｓｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｇｉｔａｌ　ｍｕｌｔｉｍｅｔｅｒ；　ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ；ａｓｓｅｓｓｉｎｇ；　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；　ｅｒｒｏｒ　０　前言　数字多用表是电力生产中常用的测量仪表，　△　＝Ｖｘ—ＶＮ，相对误差为），　［（Ｖｘ—Ｖ　）／　Ｖｘ］×１００％。　随着数字仪表的广泛应用，采用高准确度、高稳定　性、高线性及高分辩率的数字多用表检定装置为　标准来代替传统的检定装置，直接检定直流数字　电压表，接线简单，操作方便，检定效率高，而且还　可以减小由其他辅助设备所带来的Ｂ类不确定　度。本文以ＦＬＵＫＥ５７２０Ａ型７位半数字多用表　为标准，以ＪＪＧ３１５—８３《直流数字电压表》检定规　程为检定依据，在检定环境温度为（２０±２）℃，相　差：　△Ｖ＝Ｖｘ—ＶＮ　图１检定原理图　２数学模型的建立　由检定原理可知，被检数字多用表的示值误　对湿度为４５％～７５％的条件下，检定西宁供电局　３４４０１Ａ型数字多用表的直流电压为例，阐述其检　定原理，并对其直流数字电压表１０　Ｖ量程的测量　结果进行不确定度的评定。　式中：△Ｖ一被检数字多用表直流电压示值误差；　一被检数字多用表直流电压示值；　一被检数字多用表直流电压实际值。　１　检定原理　根据图１，将数字多用表标准装置与被检直　流数字电压表输出端并联对接，数字多用表标准　装置的读数为　，３标准不确定度评定　根据数学模型，数字多用表的直流电压示值　误差的测量结果的不确定度取决于Ｖ　、Ｖ　的不　确定度评定。　３．１　被检数字多用表引起的标准不确定度Ｕ。　，被检数字多用表的读数为　被检数字多用表的直流电压档示值误差为　作者简介：葛琳（１９７３一），女，青海西宁人，工程师，从事电测仪表检定工作。　收稿日期：２００５—１１—０３　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３期　（Ｖｘ）的评定　葛琳：数字多用表不确定度评定方法探析　１０　Ｖ时为３３×１０　Ｖ。　２７　输入量　的标准不确定度Ｕ。（　）的来源　按规范，此类分量属于测量仪器最大允许误　差导致的Ｂ类不确定度，在此区间内服从正态分　布，Ｐ＝９５％，取包含因子　，＝１．９６０。　贝４有Ｕ３＝３３×１０一。Ｖ／１．９６０＝１６．８×１０　Ｖ。　主要是被检数字多用表的测量重复性引起的，采　用Ａ类不确定度方法评定，在重复性条件下，所测　得的测量列的分散性包含了数字多用表检定装置　的稳定性、调节细度及读数误差引起的不确定度，　故不另作分析。在重复性条件下，对３４４１０Ａ型数　字多用表的直流电压１０　Ｖ点重复测量１０次，得　到一组测量值，见表１。　表１　数字多用表重复性测量结果　由以上测量列可以计算平均值　＝９。９９９９６６　单次实验标准差：Ｓ（ｘ，）　√　１／∑（ｆ　０　　一　）　＝５．１６×１０　Ｖ　故：Ｕ，＝５。１６×１０　Ｖ　自由度：ｖ，：１０—１＝９　３．２示值测量的分辩率引入的不确定度分量Ｕ：　的评定　示值测量的分辩率引入的不确定度分量Ｕ：，　采用Ｂ类方法进行评定。被校数字多用表在直流　电压１０　Ｖ量程时的分辩率为１０　Ｖ，设读数变化　区间的半宽值为分辩率的一半：口：＝１０　／２＝５　／ｚＶｏ　在此区间内服从均匀分布，取包含因子　＝　Ｕ２－　（／２　５＝２・９　Ｖ　估计△Ｕ２／Ｕ２为０．１０，其自由度Ｖ２＝５０。　３．３数字多用表检定装置引起的标准不确定度　分量Ｕ　的评定　经检定合格的数字多用表检定装置　（ＦＬＵＫＥ５７２０Ａ），在环境温度为（２ｏ±２）℃，相对　湿度为４５％～７５％的条件下使用，直流电压１０　Ｖ　量程的最大允许误差，按照在９０天有效期内的技　术指标为：±（０．０００３％×输出值＋３　Ｖ），测量　证书中未给出自由度，因此采用ｖ：　［　］一估算，该项不确定度的可靠性达到　９５％，则不可靠性，即相对标准不确定度为　一ｏ．１０＇　贝　其自由度　：＝号［兰　］一　＝５０　３。４上级校准器校准不确定度Ｕ　的评定　由上级标准电池７３２Ｂ的校准传递不确定度　和年稳定性，得校准器的校准不确定度Ｕ　。　口　＝１．２×１０　×１０　Ｖ＝１２，ｕＶ　在此区间内服从均匀分布，取包含因子Ｉ【４＝　。　故Ｕ。＝１２￣ｖ／４３＝６．９／ｚＶ，　估计ＡＵ　／Ｕ。为０．１０，其自由度Ｖ。＝５０。　３．５标准不确定度的汇总　标准不确定度的汇总见表２。　表２标准不确定度的汇总表　４合成标准不确定度的评定　４。１　合成标准不确定度Ｕｃ（△）的估算　上述各不确定度分量彼此独立不相关，所以　合成标准不确定度可按下式得到：　Ｕ　＝　珊　＝√５．１６‘＋２．９‘＋１６．８‘＋６．９　＝２６．５２　Ｖ　维普资讯 http://www.cqvip.com

２８　青海电力　第２５卷　合成标准的有效自由度：　５２．６　Ｖ，ｖ　Ⅱ＝１００。　４　Ｕｆ　换算到扩展不确定度为：Ｕ，　＝５２．６　ｔｕＶ／ｌＯ　Ｖ＝５．２６　ｐＶ。　ｉ＝１　ＩＪｉ　２６．５２　７小结　５．１６　２．９　＋１６．８　＋６．９　９　’　５０　用数字多用表标准装置检定３４４０１　Ａ型数字　＝１００　多用表直流数字电压ｌ０　Ｖ点示值误差测量结果　的相对扩展不确定度为：　５扩展不确定度评定　Ｕ　：５２．６　Ｉ￣Ｖ／１０　Ｖ＝５．２６　ｐＶ（Ｐ＝９５％、　取置信概率Ｐ：９５％　Ⅱ＝１００，查ｔ分布表并　ＩＪｅｆｆ＝ｉ００、ｋｐ＝ｉ．９８４）　将有效自由度取整为１００，得到：　由扩展不确定度的值可知，用数字多用表标　ｋｐ＝ｔ９５（１ｏｏ）＝１．９８４　准装置检定数字多用表所带来的不确定度是完全　扩展不确定度：　可以满足检定需要的。　Ｕ９５＝ｔ　９５（１００）×Ｕ　＝５２．６／ｚＶ　参考文献：　［１］ＪＪＦ　１０５９—１９９９，测量不确定度评定与表示［Ｓ］．　６测量不确定度的报告与表示　［２］上海市计量测试技术研究院编著．常用测量不确定度　被校数字多用表直流电压ｌ０　Ｖ量程示值测　评定方法及应用实例［ＭＪ．北京：中国计量出版社．　量结果的扩展不确定度为：测量１０　Ｖ时，Ｕ　＝　．．量．．量．．量＋＿量．．量．．量＋＿量．．量．．量．．量＋＿量．．量＋＿量．．量．．量　量　‘上接巴篓　＾鹄Ⅲ４）在常温下力学性能试验应满足ＷＢ．纰，　口　３６钢要　面４试验数据　一一一～　求。　按以上方法施焊及制作试件后，对其进行了　５）宏观及微观金相检验标准应按ＤＬ／Ｔ８６８　试验，数据见表７。以上数据表明，制定的焊接及　一２００４有关规定执行。　热处理工艺完全能满足ＷＢ３６钢焊接的要求。　表７　ＷＢ３６钢试验数据