DDZⅢ型電動單元組合儀表不確定度分析

周蕾++王喜忠

摘 要：近年來隨著化工生產(chǎn)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了各式各樣的計量儀器儀表，這些計量儀器儀表的發(fā)展也日新月異，計量工作為對計量器具的指導(dǎo)、監(jiān)督、保證的作用越發(fā)重要，測量不確定度也需要有相應(yīng)的完善。該文主要闡述了對DDZⅢ型電動單元組合儀表中調(diào)節(jié)器過程中，對測量結(jié)果的測量不確定度分析與評定所用的方法和步驟。從而得到測量結(jié)果的不確定度表達式，在具有代表性的測量點測量調(diào)節(jié)器時，可得到不同的測量不確定度。因此，在對被檢調(diào)節(jié)器進行檢定時，應(yīng)加以區(qū)分。

關(guān)鍵詞：測量 數(shù)學(xué)模型 儀表 不確定度分析

中圖分類號：TP29 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）11（a）-0049-02

1 概術(shù)

1.1 測量依據(jù)

JJG（化）1-14-1989《DDZⅢ型電動單元組合儀表檢定規(guī)程》。

1.2 測量環(huán)境

溫度（20±5）℃：相對濕度45%～75%。

1.3 測量標(biāo)準(zhǔn)

DFX-06電動儀表數(shù)字校驗儀作為測量標(biāo)準(zhǔn)。

測量范圍：（0～10）V；

最大允許誤差：（0.005%讀數(shù)+0.0001V）。

1.4 被測對象

調(diào)節(jié)器的測量范圍為（1～5）V；輸出范圍（1～5）V。以0.5級為例。

最大允許誤差0.5%（即±0.020V）。

1.5 測量過程

（1）按JJG（化）1-14-1989《DDZⅢ型電動單元組合儀表檢定規(guī)程》的檢定方法，在測量范圍內(nèi)選擇3個測量點，10%，50%，100%。

（2）調(diào)節(jié)器接成閉環(huán)，反作用，時配器正作用，比例帶定在100%，再調(diào)時間最小，預(yù)調(diào)時間切除。調(diào)節(jié)偏置信號使調(diào)節(jié)器輸出穩(wěn)定在量程的50%。

然后調(diào)整外給定信號源，依次給出量程的50%，10%，100%。同時，用數(shù)字電壓表測量與外給定信號相對應(yīng)的各點輸入信號。

計算各點靜差，取靜差中的最大值為調(diào)節(jié)器的靜差。

2 數(shù)學(xué)模型

式中：為某點靜差；

為對應(yīng)點的輸入信號值；

為對應(yīng)點的外給定信號值。

3 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

3.1 輸入量Vd的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（Vd）的評定

輸入量Vd的不確定度來源主要有兩部分；被測調(diào)節(jié)器的測量重復(fù)性和2501A數(shù)字電壓表的測量誤差。

3.1.1 測量重復(fù)性導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（td1）

u（Vd1）可以通過連續(xù)測量得到的測量列，采用A類方法進行評定。

在輸出量程的50%處（3V）進行連續(xù)10次測量，得到測量列3.0012，3.0014，3.0009，3.0011，3.0008，3.0010，3.0009，3.0013，3.0010，3.0012V。

平均值為 d=3.00108mA

驗標(biāo)準(zhǔn)偏差為

S==0.00019V

任選三臺同類型儀表分別在量程的10%、50%、100%附近進行重復(fù)性條件下的連續(xù)10次測量，共得到9組測量列。每組測量列分別按上述方法計算，得到單次實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差如表1所示。

合并樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差

Sp==0.00014V

實際測量情況是在重復(fù)性條件下連續(xù)測量三個循環(huán)（每個測量點共6次），以6次測量的平均值作為測量結(jié)果，則可以得到u（td）=sp/=0.00006V

自由度為 γ1==9×（10-1）=81

3.1.2 2501A數(shù)字電壓表導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（Vd2）

2501A數(shù)字電壓表的最大允許示值誤差為△=±（0.005%讀數(shù)+0.0001V）；按均勻分布考慮，包含因子k=，可靠性90%。

因此，u（Vd2）=（0.005%讀數(shù)+0.0001V）/ （公式-1）

自由度：γ=50

3.1.3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（Vd）的計算

由于Vd1與Vd2彼此相互獨立，因此

u（Vd）==

γ=

3個測量點輸入量Vd的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（Vd）和自由度依次為

u（Vd）——0.00012，0.00016，0.00021V；

γ——50～70，取整為50。

3.2 輸入量ts的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（ts）的評定

輸入量ts的不確定度來源主要來自標(biāo)準(zhǔn)器的示值誤差。溫、濕度影響和連接導(dǎo)線的影響可以忽略不計。

用7651直流標(biāo)準(zhǔn)源作為標(biāo)準(zhǔn)器時標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（ts）可以采用B類方法進行評定。

7651直流標(biāo)準(zhǔn)源的誤差計算公式：20ppmX讀數(shù)+0.040mV。 （公式2）

則u（ts）=|Δ|/。7651直流標(biāo)準(zhǔn)源檢定結(jié)果的可靠性為95%，自由度按保守估計均取100。

4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

4.1 靈敏系數(shù)

數(shù)學(xué)模型

靈敏系數(shù) c1=1

c2=1

4.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度表匯總表2。

4.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算

輸入量相互間彼此獨立，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可按下式得到：

uc=

本例儀表各測量點的uc依次為0.00012，0.00016，0.00021（V）。

4.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的有效自由度

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的有效自由度為

γeff==

150-159取整為100。

5 擴展不確定度的評定

取置信概率p=95%，按有效自由度veff查t分度表得到k95=t95（100）=1.98，擴展不確定度：U95=k95 uc=1.98 uc（△Vt）。

6 測量不確定度的報告與表示

本例中儀表輸出誤差測量結(jié)果不確定度的報告可以按表的方式給出調(diào)節(jié)器測量不確。

7 結(jié)論

從該文的推導(dǎo)分析中，可以得到測量結(jié)果的不確定度表達式，在具有代表性的測量點測量調(diào)節(jié)器時，可得到不同的測量不確定度。因此，在對被檢調(diào)節(jié)器進行檢定時，應(yīng)加以區(qū)分，進而可實現(xiàn)對被檢調(diào)節(jié)器的計量能力的合理評價。

參考文獻

[1] JJG（化）1-14-1989DDZⅢ型電動單元組合儀表檢定規(guī)程[S].

[2] JJF1059.1-2012測量不確定度評定與表示[S].endprint