摘 要:介紹了以超聲功率源為測(cè)量對(duì)象,用毫瓦功率計(jì)對(duì)其輸出進(jìn)行測(cè)量,并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行不確定度評(píng)定的方法。
關(guān)鍵詞: 毫瓦功率計(jì) 殘差 溫度 不確定度
中圖分類號(hào):TN2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2013)06(b)-0216-02
1 概述
1.1 測(cè)量方法
依據(jù)JJG639-1998《醫(yī)用超聲診斷儀超聲源》檢定規(guī)程中第12.1條規(guī)定的方法對(duì)超聲功率源進(jìn)行聲功率測(cè)量。設(shè)置超聲功率源輸出為50 mW,分別測(cè)量3次,并求出算術(shù)平均值P,此為一次獨(dú)立測(cè)量。每次換水后的測(cè)量為一次獨(dú)立測(cè)量,共進(jìn)行6次獨(dú)立測(cè)量。
1.2 使用設(shè)備
毫瓦級(jí)超聲功率計(jì);標(biāo)準(zhǔn)超聲功率源。水銀溫度計(jì)。
2 數(shù)學(xué)模型
Px=P
式中:Px為比對(duì)設(shè)備的輸出聲功率,單位:mW;
P為超聲功率計(jì)測(cè)量的聲功率值,單位:mW。
3 方差和靈敏系數(shù)
4 影響量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定
4.1 儀器重復(fù)性測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1的評(píng)定
對(duì)測(cè)量點(diǎn)分別獨(dú)立測(cè)量6次,每次均按規(guī)程要求測(cè)量3次,共測(cè)得18個(gè)數(shù)據(jù)(表1),每次獨(dú)立測(cè)量為重復(fù)性條件,且所測(cè)數(shù)據(jù)僅有3個(gè),故采用殘差法分別計(jì)算6次獨(dú)立測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。(表2)
則由重復(fù)性測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:
=0.62(mW)
4.2 毫瓦級(jí)超聲功率計(jì)該點(diǎn)測(cè)量誤差引入的不確定度u2的評(píng)定
根據(jù)校準(zhǔn)證書可知,毫瓦級(jí)超聲功率計(jì)在50 mW測(cè)量點(diǎn)的擴(kuò)展不確定度U=5.2%,(k=2),50 mW測(cè)量點(diǎn)=51.5 mW,則由毫瓦功率計(jì)測(cè)量誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:
=1.34(mW)
4.3 溫度變化對(duì)聲速的影響所引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3的評(píng)定
C-1型毫瓦級(jí)超聲功率計(jì)的測(cè)量采用輻射力法,,式中c為超聲波在水中的速度,根據(jù)公式可知,溫度變化可影響聲音傳播速度。測(cè)量中,溫度由17.4 ℃升到21.4 ℃變化4 ℃,取其半寬,以均勻分布考慮,,則聲速變化帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:
=0.11(mW)
4.4 超聲功率源探頭放置位置不同引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u4的評(píng)定
C-1型毫瓦級(jí)超聲功率計(jì)的測(cè)量采用輻射力法,,式中:θ為入射聲速與靶面法線的夾角,探頭位置因換水會(huì)略有改變,角度最大變化的估計(jì)值約為±1°,則半寬為1°,以均勻分布考慮,,則探頭位置引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:
=1.02(mW)
4.5 毫瓦級(jí)超聲功率計(jì)分辨力引入的不確定度u5的評(píng)定
C-1型毫瓦級(jí)超聲功率計(jì)的分辨力d為0.1mW,則半寬為0.05mW,取均勻分布,,則由分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:
=0.03(mW)
5 影響量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表
如表3。
6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定
以上各分量互不相關(guān),故合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:
=1.80(mW)
7 擴(kuò)展不確定度
,取k=2,則
U=2×1.80≈3.6(mW)
8 測(cè)量結(jié)果不確定度報(bào)告
Px=(51.5±3.6)mW(k=2)
參考文獻(xiàn)
[1]JJG639-1998《醫(yī)用超聲診斷儀超聲源》[S].
[2]JJF1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》[S].