直流数字电压表示值误差测量结果的不确定度评定

1、直流数字电压表示值误差测量结果的不确定度评定测量不确定度直流数字电压表示值误差测量结果旳不确定度评定李德亨(河北省计量科学研究所,石家庄050051)摘要文章从测量方法，数学模型，不确定度来源等方面入手，阐述了如何对直流数 字电压表示值误差的测量结果进行不确定度评定.关键词直流数字电压表;标准不确定度;扩展不确定度中图分类号tb9文献标识码冋文章编#11002 1183(2006)040047021测量过程说明(1) 测量依据:检定规程的示值误差.jjg315-1983直流数字电压表2数学模型(2) 测量标准:uj42型直流比较仪式电位差计.xi时测量范围一 o.lp.v2.1v,最大允许误差

2、±0.0001 %; x0时测量范围一 o.otzv0.2iv,最大允许误差土0.0002%.0.0002级标准屯池.(3) 环境条件:温度20°c ± 1 °c,相对湿度40%60%.其中标准电池长时间置于恒温油槽内，恒温至 2o°c±o.orc.(4) 被检对象:7071型精密数字电压表直流电压部分,1v量程，年最大允许误差为±(20x 10x读数+1 x 10x满度指示),24h稳定度为 1-c3.ox1ox读数+i0xi0x满度指示)，在该量稈满度显示1.4000000v.(5) 测量过程:用uj42型直流比较仪式电

3、位差计作标准,与标准电池相配合组成一个线性度和稳定 度极高的直流标准信号源，可精密测量高准确度的直 流数字电压表的示值误差在20mv2v低量程 可用uj42直接检定dcdvm,这时dcdvm处 于基本量程，它的输入电阻很高，从其未知电压端输 出标准电压信号，直接给被检dcdvm.对于 2.1v以上量程要借助于高压稳压源和分压箱，在计 算示值误差时要加上分压器的误差下面以x iv量 程iv点为例进行不确定度评定，将uj42与被检dcdvm直接连接，使uj42未知电压端输出直流标 准电压信号给被检表，在被检表上读得相应的读数. 被检表示值减去标准电压信号值可得直流数字电压表 a 二u ,v式中:为

4、dcdvm示值误差;u为被检dcdvm显示读数;u,v为uj42输岀的标准电压值.3检定结果最佳估计值的计算由于整个检定装置稳定性，重复性很好,每个被检点只取一次测量值作为其检定结果,故检定结果的 最佳估计值为：a=u 一,v4方差和传播系数传播系数：c()=af/au=lc(,v)=af7aulv=1方差：”(戶 c(u)”(u)+c(u,v)”(u,v)5标准不确定度一览表(见表1)表1标准不确定度一览表不度标度fq/a自蛾度分量ii (;)来源值 ii (f)ai ii (f)【收稿日期 120050315;修订期20060118作者简介李德亨(1965 一),男，河北赵县人，高级工程师

5、，学士，毕业于河北大学，从 事电磁计量工作.工业计量2oo6年第16卷第4期测量不确定度6合成标准不确定度6.1由uj42肓流比较仪式电位差计误差给出的不确定度分量h()x 1时uj42直流比较仪式电位差计的最大允许误差为土 0.0001 %, fh此引起的标准不确定度分量”(),采用b类方法进行评定考虑到uj42灵敏度，噪声，漂移等所引起的不确定度己包含在下述重复性条件下所得的测量列的分散性中，故在此不另作分析.检定iv点时的最大允许误差的区间半宽为口 = 1 x 106 x 1v=1 x 106 v在此区间内服从均匀分布，取包含因子k二，则”(,v):号:v:5_774x 10 一 v5.

6、843xio v由于(,v)的界限取为5.8x10i7v很可靠，故自由度为：v(u)一006.2由被检dcdvm读数引入的标准不确定度分 量()由被检dcdvm的测量重复性引入的标 准不确定度分量u(.),采用a类方法进行评定.用uj42输出iv的标准直流电压信号给7071型精密数字电压表，取被检表10次读数，测量数据如 表2.表2测量数据一览表v序号显示读数u”序号显示读数uil.oo0008761.oo0008521.oo0007871.oo0oo843 l.oo0007181.oo0oo7641 .oo0oo8891 .oo0oo7351 .oo0oo76101 .oo0oo72u= 1

7、.0000079v实验标准差：6.446x10 v6.4x10 v检定结果取一次测量值，故：”(l)=s6.4x10 v自由度为：v(l)=rt 一 1=9(2)由被检表的分辨力引入的标准不确定度分量”被检表在示值为iv时的分辨力为0.1肚v,由此 引入的标准不确定度分量”(2),采用a类方法进 行评定.其在土0.05ttv的区间服从均匀分布，取包 含因子k= v3,故”()：詈二 v2_887x10.8v219x 10 v.由于”(2)的界限取为2.9x 10v很可靠，故自由度为：v(2)°°以上两项合成，得：”():/”(1)+"2)=4(6.4x10 )+(2.9x 10)v:6.407x107v6.4x107 v合成后的自由度为：舸一.v十v(2)6.3合成标准不确定度=c(u)”(u)+c(u)”(u戶ix(6.4 x 107)2+( 1)2(5.8x107)2v2:74.6x10 v=8.6x10v有效自由度：=一而()十 v(iv)7扩展不确定度取置信概率p=95%,vff=29,查t分布值表得：k=t.（）=95=2.04扩展不确定度u95=k x ”204 x 8.6 x 10 v 1.8