电线电缆测量不确定度分析

1、电线电缆测量不确定度分析一、 电线电缆不确定度评定项目有：绝缘厚度、外形尺寸、抗张强度（老化前） 、断裂伸长率（老化前） 、导体电阻、绝缘电阻。说明：1 、验材料为型号227IEC01 （ BV ）的聚氯乙烯绝缘电线2、绝缘厚度、外形尺寸的测量为在绝缘层上切取的同一切片，在同一环境条件下测量十次3、抗张强度、断裂伸长率的测量为在同一根电线上连续截取1 0段1 0 cm长的试件4、体电阻、绝缘电阻测量选用一 5 m长的试件上测量5次。二、抗张强度1 、建立过程的数学模型：A= F （ a ）A-绝缘层本身具有的屈服强度a- WDL-2 型微机控制电脑拉力机测量的屈服力值除以测量面积得到的屈服强度

2、设绝缘层本身具有的屈服强度A 的测量结果为 a=b/S0 ， A 的估计值为 a，则可表示为：A= F （ a ） 此式也可认为是数学模型。b-WDL-2 型微机控制电脑拉力机测量的屈服力值S0-绝缘层的原始面积其中，a为1 0次独立测量的屈服强度平均值，即 a=18.8N/mm21、测量不确定度分量主要包括三个部分：1.测量人员在重复性条件下进行重复测量引入的标准不确定度；2.WDL-2型微机控制电脑拉力机测量引入的标 准不确定度；3.环境温度误差引起的标准不确定度。3.1 A类标准不确定度分量评定_ _2s ai二i. ai -'a2=0.35N/mm 2n - 1s(a )= s

3、al)= 0.11 N / mm2,nu a10.11N/mm2用相对标准不确定度分量表示为:U al =0.5%v1 = n -1 = 9测量列i面积(mm2)测量值a(kN)屈服强度(N/mm)残差a -a残差平方v217.428137.118.5-0.30.0927.160139.819.50.70.4937.229134.518.6-0.20.0447.303133.718.3-0.50.2557.094134.318.90.10.0167.218134.618.6-0.20.0477.341138.918.90.10.0187.265138.819.10.30.0997.329137

4、.019.00.20.04107.318136.118.6-0.20.04Za18.8注：1、试验时，温度为23.1 °C;3.2B类不确定度分量评定3.2.1 测量仪制造厂提供的说明书表明，该测量仪的准确度为I级，意即出 厂检定时，最大允许误差在其量程范围内为 土。由于没有更多的信息，可 估计a在a - a *1%, a + a *1%区间内，即在 18.61N/mm 2,18.99N/mm 2范围内都可能出现，且出现的机会在 区间内各处均等。（均匀分布）U a2 =0.188/ 3 =0.11N/mm 2u12）的不可信度根据实践经验估算为20% ,即u a2-u-a- 20%,

5、U a2三123.2.3环境温度偏差引起的不确定度GB/T2951.1-1997规定拉力试验应在（235） C的条件下进行，但由于室内温度很难控制在一个确定的值，而电线聚氯乙烯绝缘层对温度比较敏感， 在不 同温度下的张拉试验情况见下表:温度取大拉力(N)截面积(mm)抗张强度(N/ mm )残差3 -3残差平方v218C137.17.1619.10.40.1620 c139.87.4318.80.10.0123 c134.57.2318.6-0.10.0126 c133.77.3018.3-0.40.1628 c134.37.0918.90.20.04Z318.7,该项误差按照正态分布考虑,s

6、 a=0.30对应 p =0.95 ,U 33 =0.301.960= 0.15 N/ mm2k可以查表得到，即% 4960,即:精品资料用相对标准不确定度分量表示为:U 31 = 0.8%1V4 =2三 7771& u（a4” IL u（a4）.4合成标准不确定度和扩展不确定度评定由数学模型可知，其灵敏系数为1.考虑各分量彼此独立或不相关，故uc a =U2 31U2 322u 33222=0.110.110.15= 0.220.224440.11 011 0.15=584Ucr e(a)Ve ff:Ur el0)i 1 i9127771精品资料由 p = 95% , veff =5

7、8，查 t 分布表 t p(Veff 也 2.002所以，U 095 = 2.002 0.22 = 0.44 0.955测量不确定度汇总和报告(1) a=18.8(1 i2.3X10-2) N/mm 2p=95% (括号内的 2.3 X10-2 是按相对 形式表示的不确定度，即2.3% X400N/mm 2= 7.5N/mm 2(2) a=18.8N/mm 2 i0.44N/mm 2p=95%(3) 18.36N/mm 2至 49.24N/mm 2 P=95%(4) a= 18.8N/mm 2 U 0.95 = 0.44N/mm 2四、断裂延伸率：1、建立过程的数学模型：A= F (a)A-电

8、线绝缘层试件的断裂延伸率a-实际测量电线绝缘层试件的断裂延伸率A的估计值为a,则可表示为：A=F (a)此式也可认为是数学模型。其中，a为io次独立测量的断后伸长率平均值，即a=%2.测量不确定度分量主要包括三个部分： 测量人员在重复性条件下进行重复 测量引入的标准不确定度；2.WDL-2型微机控制电脑拉力机测量引入的标准不 确定度；3.环境温度误差引起的标准不确定度；4。游标卡尺测量原始标距引起3.1 A类标准不确定度分量评定2-_' ai-aIL . =3.78% n . 1sia=sau)=1.20%nU ai = 1.20%用相对标准不确定度分量表示为：U a1 = 0.5%V

9、1 = n -1 =9A类计算表测量列i原始标距(mm)断后标距(mm)断后仰长率(%)残差a-a残差平方v212047.73238.65-7.0549.7022050.17250.855.1526.5232049.35246.751.051.1042049.35246.751.051.1052048.86244.30-1.401.9662049.12245.60-0.100.0172049.62248.102.405.7682048.90244.50-1.201.4492050.02250.104.4019.36102048.21241.05-4.6521.62a49.13245.70注：1

10、、试验时，温度为23.1 °C;2、该表中的强度值均为按 GB/T 8170-1987数值修约规则修约后的值。3.2 B类不确定度分量评定3.2.1 测量仪制造厂提供的说明书表明，该测量仪的准确度为1%,即出厂 检定时，最大允许误差1。由于没有更多的信息，可估计a在a-1%a,a+1%a 区间内，即在48.64mm,49.62mm范围内都可能出现，且出现的机会在区间 内各处均等。（均匀分布）0.490,u a2 -1.4 %a2 20 .3U（ a2）的不可信度根据实践经验估算为20% ,即A "a2' = 20% ，U a21 U a22 I U（a2）.123.

11、2.2 游标卡尺的分辨力为0.02mm ,即为该量具的步进量，也即有效数字的末位或最小有效数字跳动“一步”时示值的变化量。不考虑面积的测量过程误差1一 一，所引起的不确止度，由匕导致的B类标准不确止度分重，以士-父0.02mm为取大2边界，即把0.02mm步进量的宽度成是置信区间的宽度。10.02u b = 2= 0.03 %203对于10次测量的算术平均值而言，U（b）= 0.03/J10 =0.9%3.2.3 环境温度偏差引起的不确定度GB/T2951.1-1997规定拉力试验应在(23 i5) C的条件下进行，但由于室内温度很难控制在一个确定的值，而电线聚氯乙烯绝缘层对温度比较敏感，在温

12、度原始标距(mm)断后标距(mm)断后仰长率(%)残差a -a残差平方v218 c2046.84233.20-11.94142.5620 c2047.72236.60-8.5472.9323 c2049.35246.751.612.5926 c2051.36252.807.6658.6828 c2051.87256.3511.21125.66Za245.14不同温度下的张拉试验情况见下表:2T - -1- a i - a-=10.03%，该项误差按照正态分布考虑，对应 pn -1=0.95, k可以查表得到，即 kP =1.960,即:U a3 =10.031.960= 5.12%用相对标准不

13、确定度分量表示为:U a1 = 2.1%-2_ 1V4 =2三 1250u a4I U（a4）.4合成标准不确定度和扩展不确定度评定由数学模型可知，其灵敏系数为1.考虑各分量彼此独立或不相关，故 222uc a =u au a?u a322224二 ucr e(a)ff 一:ur el(a)=1.21.40.95.12= 5.52 %4一552一4 = 75212 14 512 099121250由 P = 95% ,752 ,查 t 分布表 t p(Veff b 1.98所以，U 095 =1.98 父5.52=10.9 % 0.955测量不确定度汇总和报告(1) a=245.7(1

14、77;4.4X10-2) %p=95% (括号内的 6.4 X10-2 是按相对形式表 示的不确定度，即4.4 % >245.7 %= 10.9% a=245.7 % ±10.9 %p=95% 256.6 % <a <234.8 %P=95% a= 245.7 %U 0.95 = 10.9 %四、绝缘层厚度(采用投影仪50倍镜头)1、建立过程的数学模型：A= F (a)A-电线绝缘层厚度的实际值a-电线绝缘层厚度的测量值A的估计值为a,则可表示为：A=a F (a)此式也可认为是数学模型其中，a为5次独立测量的绝缘层厚度平均值，即 a=0.88则2.测量不确定度分量

15、主要包括三个部分：1.测量人员在重复性条件下进行重复测量引入的标准不确定度；2.测量人员选取不同部位测量引入的标准不确 定度；3.投影精度引入的标准不确定度；4.玻璃标尺精确度引起的标准不确定 度。3.1A类标准不确定度分量评定2T - -1 a i - a -=0.003 mmn -1s-y s(ai )s a i = a =0.001 mm< n 品u( a1 ) = 0.001 mm用相对标准不确定度分量表示为：U a1 = 0.1%=n -1=4测量列i原始读数(mm)实际尺寸(mm)残差a -a残差平方v2143.640.87300243.680.8740.0010.00000

16、1343.860.8770.0040.000016443.380.868-0.0050.000025543.540.871-0.0020.000004a0.8733.2B类不确定度分量评定3.2.1投影仪制造厂提供的说明书表明，该测量仪的物镜放大率误差为土0.08%,据此可估计 a 在3-0.08% 3,5+0.08%一区间内,即在0.8723mm,0.8737mm范围内都可能出现，且出现的机会在区间内各处均等。（均匀分布）u（a2 ）= 0.0007 = 0.0004 mm .- U 52u（ a2）的不可信度根据实践经验估算为20%,即=20% ,u 52V21 u 522 I u（a2）

17、.3.2.2玻璃尺分辨力为0.5mm,由于采用50倍投影，则0.5/50=0.01 mm ,即为该量具的步进量，也即有效数字的末位或最小有效数字跳动“一步”时示值的变化量。不考虑面积的测量过程误差所引起的不确定度，由它导致的B类标准不一、 1确定度分量，以土-父0.01mm为最大边界，即把0.005mm步进量的宽度成是置 2信区间的宽度。10.01u b = 2= 0.0029mm3对于5次测量的算术平均值而言，U（b）= 0.0029/ J5 =0.001 mm1 u（a4）2 - u（a4）.3.2.3测量时选用不同部位引入的测量不确定度GB/T2951.1-1997规定测量绝缘层厚度为在

18、一切片上选取六个部位进行测量，选取不同的部位的测量结果不同，选用不同部位测量的情况见下表:精品资料到，即kp = "，即:k可以查表得1V42UGG】j U(a4)1CX?部位原始读数(mm)实际尺寸(mm)残差a -a残差平方v2143.640.873-0.008245.230.9050.024343.880.8780.003444.330.8870.006543.220.864-0.017Za0.881该项误差按照均匀分布考虑,u a3 = 0.016 =0.0009 mm用相对标准不确定度分量表示为:U al = 0.1%4合成标准不确定度和扩展不确定度评定由数学模型可知，其灵

19、敏系数为1.考虑各分量彼此独立或不相关，故Uc a = U2 al U2 a2 U2 a3 U2 a42222=0.0010.00040.0010.00090.00174Ucr el(a)Ve ff 二:Ur elg)i =1, i40.0017= 3344440°0.001 0.0004 0.001 0.0009412+：由 P = 95% 一查 t 分布表 t p(veff b 2.034所以，U nq. =2.034X0.0017 = 0.00346 0.955测量不确定度汇总和报告(1) a=(1此4 M0-2) %p=95% (括号内的0.4X10-2是按相对形式表示的不确

20、定度，即 0.4X10-2X0.873= 0.00346 a=0.873 ± 0.00346p=95% 0.870 < a <0.876P=95%(4) a= 0.873U 0.95 = 0.00346五、外形尺寸(采用投影仪50倍镜头)1、建立过程的数学模型：A= F (a)A-外形尺寸的实际值a-外形尺寸的测量值A的估计值为a,则可表示为：A=a此式也可认为是数学模型。其中，a为5次独立测量外形尺寸的平均值，即 a =3.499 mm,2.测量不确定度分量主要包括三个部分：1.测量人员在重复性条件下进行重复测量引入的标准不确定度；2.测量人员选取不同部位测量引入的标准

21、不确定度；3.投影精度引入的标准不确定度；4.玻璃标尺精确度引起的标准不确定度。3.1 A类标准不确定度分量评定=0.017 mmsa?=0.0076 mm ,n川日)=0.0076 mm用相对标准不确定度分量表示为：U al = 0.2%V1 = n _ 1 = 4测量列i原始读数(mm)实际尺寸(mm)残差a -a残差平方v21174.253.4852176.003.5203175.053.5014175.583.5105173.953.479a3.4993.2B类不确定度分量评定3.2.1 投影仪制造厂提供的说明书表明，该测量仪的物镜放大率误差为土0.08%,据此可估计a在-0.08%,

22、a+0.08%工区间内，即在0.8723mm,0.8737mm范围内都可能出现，且出现的机会在区间内各处均等。（均匀分布）0.0007u a? =0.0004a 、. 3U a2u（ a2 ）的不可信度根据实践经验估算为20% ,即a = 20% ,U a22三121 u a22 I u（a2）一3.2.2 玻璃尺分辨力为0.5mm,由于采用50倍投影，则0.5/50=0.01 mm ,即为该量具的步进量，也即有效数字的末位或最小有效数字跳动“一步”时示值的变化量。不考虑面积的测量过程误差所引起的不确定度，由它导致的B类标准不1确定度分量，以土-父0.01mm为最大边界，即把0.005mm步进

23、量的宽度成是置 2信区间的宽度。10.01=0.0029mm2.3对于5次测量的算术平均值而言，u（b）= 0.0029/75=0.001 mmV3U a4! U（a4）.3.2.3 测量时选用不同部位引入的测量不确定度GB/T2951.1-1997规定测量绝缘层厚度为在一切片上选 取2处互相垂直 的部位进行测量，选取不同的部位的测量结果不同，选用不同部位测量的情况见下表：部位原始读数(mm)实际尺寸(mm)残差a -a残差平方v213.4750.07023.5180.07033.5020.07043.4960.07053.5100.070Za0.070=0,该项误差引起的不确定度可以不计。尸

24、k aan -1s a i4合成标准不确定度和扩展不确定度评定由数学模型可知，其灵敏系数为1.考虑各分量彼此独立或不相关，故=0.0076 0.0004 0.0 01=0.0077Ve ffUcr el(a)40.0077447 = 4.2Urei(a) 0.0076 0.0004 0.001uc a = J a1u2 a2 a3精品资料12+ 0°由 p = 95% 一查 t 分布表 t p(Veff L 2.738所以，U 府=2.7380.0077 = 0.021 0.955测量不确定度汇总和报告(1) a=3.499(1 ±0.6X10-2) %p=95% (括号内

25、的 0.6 X10-2 是按相对形式表 示的不确定度，即0.6 % >3.499= 0.021 a=3.499 ± 0.021p=95%(3) 3.478 < a <3.520P=95%(4) a= 3.499 U 0.95 = 0.021六、绝缘电阻1、建立过程的数学模型：A=F (a)A-绝缘电阻的实际值a绝缘电阻的测量值A的估计值为a,则可表示为：A=a 此式也可认为是数学模型。其中，a为5次独立测量绝缘电阻的平均值，即 a=0.182MQ.KM,2.采用5米长227IEC01 ( BV)聚氯乙烯绝缘电线进行测量，测量不确定度 分量主要包括三个部分：1.测量人

26、员在重复性条件下进行重复测量引入的标准不 确定度；2.仪器精确度引入的标准不确定度；3.不同人员读数引入的标准不确 定度3.1 A类标准不确定度分量评定、 -2:- a i as(a- =0.017 M QKMs.ij卜 saJ=0.0006 M Q.KMU（H ） = 0.0006 M QKM用相对标准不确定度分量表示为:U al = 0.3%Vi = n -1 =4测量列i原始读数（M Q）实际电阻（MQ.KM）残差a-a残差平方v2136.50.1825236.80.1840336.30.1815436.10.1805536.20.1810a0.18193.2B类不确定度分量评定3.2.

27、1高压综合参数微机测试台提供的说明书表明，该测量仪的物精度为0.1 M Q, 0.1/200=0.0005,据此可估计 a 在-0.0005, a+0.0005区间内,即在0.1814 M QKM, 0.1824 M Q.KM范围内都可能出现，且出现的机会在区间内各处均等。（均匀分布）= 0.0003U a2U（a2）的不可信度根据实践经验估算为 20%,即aaU a2=20%,1 u a22 u（ a2）.12，是不停跳动3.2.3测量时不同人员读数引入的测量不确定度由于高压综合参数微机测试台数字显示屏显示值不为定值=0.002 ,该项误差按照正态分布考虑,对应 p =0.95 ,的，所以同

28、的人员读书会产生差异，不同人员的读数接果见下表:人员原始读数（M Q）实际电阻（MQ.KM）残差a -a残差平方v2甲36.60.1830乙36.90.1845丙36.20.1810丁36.00.1800a0.1821k可以查表得到，即kp =1.960 ,即:u a3 =0.0021.960= 0.001 MQKM用相对标准不确定度分量表示为:U a = 0.5%2三 200001 u a4vf2 - u（a4）一4合成标准不确定度和扩展不确定度评定由数学模型可知，其灵敏系数为1.考虑各分量彼此独立或不相关，故uc a = u2 a u2 a?u2 a3222=.0.0006 0.0003

29、0.0 01= 0.00124Ucr e(a)Ve ff:Ur e l(a)i 1 i40.0012= 63444630.0006 0.0003 0.00141220000由 p = 95%,查 t 分布表 tp(veff 居1.99所以，1= 1.99 M 0.0012 = 0.00240.955测量不确定度汇总和报告(1) a=(1 ±.3M0-2) %p=95% (括号内的0.6 X10-2是按相对形式表示的不确定度，即0.6 % 0499= 0.021 a=0.1819 ± 0.0024p=95%(3) 0.1795 < a 磅.1843P=95%(4) a= 0.1819 U 095 = 0.0024六、导体电阻1、建立过程的数学模型：A=F (a)A导体电阻的实际值a导体电阻的测量值A的估计值为a,则可表示为：A=a此式也可认为是数学模型。其中，a为5次独立测量导体电阻的平均值，即 a=7.00 Q/KM ,