直流雙臂電橋的測(cè)量不確定度

摘要本文依據(jù)JJF1033-2001《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》，分析了用整體檢定測(cè)量法檢定直流雙臂電橋時(shí)的測(cè)量不確定度的來(lái)源，求出各分量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度以及該檢定裝置的相對(duì)擴(kuò)展不確定度。

關(guān)鍵詞直流雙臂電橋 不確定度 自由度 評(píng)定

Uncertainty in measurement of an arm ofirect Current Electricity Bridge

LIU Mei-feng，BAO Qing

(Shaoguan Smelter，Shaoguan 512024，Guangdong)

AbstractAccording to JJF1033-2001caclulate the standard investigates the norm， this paper analyses the source of the uncertainty in measurement when using the method of the whole verification measure to examinate an arm of direct current electricity bridge .It calculates one each weight of the standard uncertainty and the related expanded in the verification device.

Key wordsan arm of Direct Current Electricity Bridge; uncertainty; digress of fredom; valuation

一、前言

直流雙臂電橋計(jì)量性能狀態(tài)的好壞，尤其是其測(cè)量不確定度的品質(zhì)，直接影響到我廠多臺(tái)測(cè)量?jī)x器的測(cè)量準(zhǔn)確性。傳統(tǒng)的測(cè)量不確定度的計(jì)算方法，只能比較模糊的知道測(cè)量不確定度的范圍，不能精確的體現(xiàn)計(jì)量特性。直流電橋檢定裝置主要由標(biāo)準(zhǔn)電阻箱、檢流計(jì)、穩(wěn)壓源組成，該裝置經(jīng)上級(jí)考核和檢定后，進(jìn)行了重復(fù)性和穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，并對(duì)不確定度進(jìn)行了評(píng)定驗(yàn)證。目前，該裝置已對(duì)直流雙臂電橋開(kāi)展了周期性檢定工作。

二、測(cè)量方法概述

依據(jù)JJG125-2004《直流電橋》檢定規(guī)程，采用整體檢定法，即在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件下，用標(biāo)準(zhǔn)電阻箱ZX71做標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電阻箱ZX71測(cè)量盤，使指零儀指零，最后從標(biāo)準(zhǔn)電阻箱上讀取被測(cè)直流雙臂電橋的實(shí)際值。被測(cè)直流雙臂電橋的示值減去標(biāo)準(zhǔn)電阻箱測(cè)得的實(shí)際值可得被測(cè)直流雙臂電橋的示值誤差。我們開(kāi)展的是0.1級(jí)直流雙臂電橋的檢定，要求標(biāo)準(zhǔn)電阻箱ZX71的級(jí)別為0.02級(jí)。（被檢直流電橋的級(jí)別為0.01級(jí)0.02級(jí)0.05級(jí)0.1級(jí)0.2級(jí)0.5級(jí)1級(jí)2級(jí)，檢定規(guī)程規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)器的級(jí)別至少比被檢電橋的級(jí)別高兩級(jí)）。如符合上述測(cè)量方法及標(biāo)準(zhǔn)器和被檢直流雙臂電橋，一般可直接使用本不確定度的評(píng)定結(jié)果。

三、數(shù)學(xué)模型

△r=r-rn

式中：△r—被測(cè)直流雙臂電橋的示值誤差

r—被測(cè)直流雙臂電橋的示值

rn—標(biāo)準(zhǔn)電阻箱的示值

四、標(biāo)準(zhǔn)不確定度來(lái)源分析

(1)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(r)：在實(shí)際工作中我們經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)，無(wú)論怎樣控制環(huán)境條件以及各類對(duì)測(cè)量結(jié)果可能產(chǎn)生影響的因素， 而最終的結(jié)果總會(huì)存在一定的分散性，即多次測(cè)得的結(jié)果并不完全相等，具有不重復(fù)性，這種現(xiàn)象是一種客觀存在，是隨機(jī)效應(yīng)造成的。由被測(cè)直流雙電橋的測(cè)量不重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，可以通過(guò)連續(xù)測(cè)量得到測(cè)量列，采用A類方法評(píng)定。

(2)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(rn)：標(biāo)準(zhǔn)電阻箱本身具有的計(jì)量特性將會(huì)給帶來(lái)一定的誤差，這決定了它將影響到測(cè)量結(jié)果，從而影響到標(biāo)準(zhǔn)不確定度。由標(biāo)準(zhǔn)電阻箱ZX71的誤差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電阻箱的技術(shù)要求評(píng)定，采用B類方法評(píng)定。

(3)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(I)：檢流計(jì)的靈敏度存在一定的局限性，即檢流計(jì)的輸入信號(hào)在一個(gè)已知區(qū)間內(nèi)變動(dòng)，卻給出同樣的示值，這種局限性同樣會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。由檢流計(jì)AZ19的靈敏度引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，可根據(jù)檢流計(jì)的有關(guān)技術(shù)資料評(píng)定，采用B類方法評(píng)定。

(4)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(U)：測(cè)量線路中的工作電源的不穩(wěn)定性、該檢定裝置本身具有的殘余電勢(shì)和開(kāi)關(guān)電阻將影響到測(cè)量結(jié)果，從而影響到標(biāo)準(zhǔn)不確定度。由檢定裝置穩(wěn)壓源、殘余電勢(shì)、開(kāi)關(guān)電阻引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，可根據(jù)所考察的檢定裝置的穩(wěn)定性及附加的電勢(shì)和電阻來(lái)評(píng)定，采用B類方法評(píng)定。

五、標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評(píng)定

(1)測(cè)量結(jié)果的不重復(fù)性引入的不確定度u(r)的評(píng)定

取三臺(tái)QJ44型0.1級(jí)直流雙臂電橋，在×1測(cè)量盤的第11點(diǎn)重復(fù)測(cè)量10次。每次測(cè)量時(shí)要在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件下，而且充分旋轉(zhuǎn)各測(cè)量盤后再進(jìn)行測(cè)量，最后得到測(cè)量列，見(jiàn)表1。

將三臺(tái)直流雙臂電橋的測(cè)量結(jié)果分別取平均值：

八、測(cè)量不確定度的報(bào)告

檢定0.1級(jí)直流雙臂電橋時(shí)相對(duì)擴(kuò)展不確定度為：

Ucrel(△r)=0.029%

根據(jù)評(píng)定結(jié)果，該檢定裝置在測(cè)量范圍內(nèi)最大的擴(kuò)展不確定度（即總不確定度）小于被檢表允許誤差限的1／3，滿足規(guī)程JJG-125-2004《直流電橋》對(duì)0.1級(jí)直流雙電橋的要求。

九、結(jié)束語(yǔ)

本文采用的測(cè)量不確定度評(píng)定與表示方法，是采用目前國(guó)際通行的觀點(diǎn)與方法，用統(tǒng)一的準(zhǔn)則對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行評(píng)定和表示，能夠精確的反映檢定裝置的不確定度，這種對(duì)測(cè)量結(jié)果的處理與表示直觀明確，易于理解，能夠?qū)z定計(jì)量工作更好的溯源。

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