論溫度試驗箱開展溫度試驗不確定度評定方法

楊雨航

摘? 要：不確定度是影響溫度試驗箱測量結果的重要指標。文章介紹了溫度試驗箱不確定度的評定方法，首先簡述了不確定度的評定方法;然后給出了合成標準不確定度和擴展不確定度的計算公式;最后利用實例對溫度試驗箱的不確定度計算過程進行了說明。

關鍵詞：不確定度;溫度試驗;評定方法

中圖分類號：TB9? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）31-0139-02

Abstract： Uncertainty is an important indicator affecting the measurement results of temperature test chambers. This paper introduces the evaluation method of uncertainty in temperature test chamber. Firstly， the evaluation method of uncertainty is briefly introduced. Then the calculation formula of synthetic standard uncertainty and extended uncertainty is given. Finally， the example is used to test the temperature test chamber， and the uncertainty calculation process is described.

Keywords： uncertainty; temperature test; evaluation method; high and low temperature test chamber

1 概述

溫度試驗箱是電子產品和部件做溫度試驗的關鍵設備，其試驗箱溫度的準確度直接關系到產品可靠性的檢測及評定，為了確保能夠滿足與環(huán)境試驗相關的國際標準、國家標準和行業(yè)標準中對溫度范圍的要求，以及準確判斷環(huán)境測試條件是否滿足規(guī)范中所要求的溫度上下限，需要對環(huán)境試驗中高低溫試驗箱的溫度性能進行量化分析，對其溫度性能的測量不確定度進行全面評定。國家計量技術規(guī)范《環(huán)境試驗設備溫度、濕度校準規(guī)范》（JJF1101-2003）附錄D中“環(huán)境試驗設備溫度偏差校準結果不確定度的分析”局限于試驗箱中心點溫度偏差校準結果不確定度分析，當溫度試驗箱容積較大時，內部不同點溫度存在明顯差異，采用這種方法具有局限性，不能全面評定校準結果的不確定度[1]。本文在此基礎上，以本單位高低溫試驗箱為例，介紹溫度試驗箱不確定度評定方法及過程。

2 溫度試驗箱不確定度的評定方法

2.1 不確定度的A類評定

A類評定是對試驗結果不確定值的一種評定，通常采用多次、重復的試驗，并利用統(tǒng)計方法對試驗結果進行分析，稱為統(tǒng)計不確定度。一般情況下，A類評定在測量模型中不確定或者不完全掌握某個輸入量的信息時才使用，因為A類評定需要進行重復性試驗，并且要花費大量的時間、精力和金錢。

假定溫度條件為t0，通過n次獨立重復測量，得到溫度測量值分別為t1，t2...tn，表示為t1～n，那么，此溫度箱開展溫度試驗的A類不確定度（？滋A）可表示為：

2.2 不確定度的B類評定

如果能夠掌握測量模型中的每一個輸入量信息，只需要做不確定度的B類評定，沒有必要進行重復性試驗的A類評定，這樣也得不償失。通常情況下，在實際的溫度測試過程中，如果能夠確定溫度箱的校準、溫度箱的溫度偏差、溫度箱的空間均勻性、溫度箱溫度波動度、溫度箱示值分辨力等，就可以不進行多次重復的試驗，而用非統(tǒng)計的方法進行表示，這就可以歸為B類不確定度，稱為非統(tǒng)計不確定度[2]。

B類評定則是先估計被評定的（變）量的變化范圍，再按變量可能的分布情況反算標準偏差（即標準不確定度）。利用B類評定計算標準不確定度的流程圖如下：

參照圖1所示，分別對溫度箱的校準、溫度箱的溫度偏差、溫度箱的空間均勻性、溫度箱溫度波動度、溫度箱示值分辨力進行分析，并計算每一項產生的不確定度。

以溫度箱的校準為列，通常從校準報告上可以查看設備的校準偏差為α， 概率分布為正態(tài)分布，根據(jù)表1可以查看概率分布（P）和包含因子（k）的關系。不確定度分量為：

由于人員能力素質不斷提升、技術手段不斷更新，B類不確定度的來源也會隨之發(fā)生變化。

2.3 不確定度合成

完成對A類不確定度以及所有B類不確定度的分析之后，有的A類評定和B類評定分量都需要統(tǒng)一到標準不確定度的程度上才能合成，需要將所有不確定的分量進行合成，合成公式如下：

2.4 擴展不確定度

擴展不確定度是一個確定測量結果區(qū)間的量，表示被測量之值分布的大部分包含在這個區(qū)間內。k表示置信概率（置信水平，也就是包含因子），通過表1概率分布與包含因子k的關系。根據(jù)需要找出所需概率對應的包含因子k，那么此溫度箱開展溫度試驗時的擴展不確定就可以表示為：

3 溫度試驗箱開展溫度試驗不確定度評定實例

假設此溫度箱開展溫度試驗時，通過7次獨立重復測量，得到溫度測量值如下：69.6℃、70.3℃、70.2℃、69.8℃、70.2℃、69.5℃、69.7℃。通過校準報告得知校準偏差為0.3℃，最大溫度偏差-0.4℃，最小溫度偏差-1.9℃，溫度箱溫度均勻度為1.4℃，溫度箱溫度波動度為0.4℃，故引入的測量結果偏差為0.2℃，同時溫度箱示值分辨力為0.1℃，那么不確定度的計算過程如下：

3.1 計算A類不確定度

利用公式（1）可以求得？滋A=0.244。

3.2 計算B類不確定度

3.2.1 溫度箱校準引起的不確定度

由于溫度箱校準引起的不確定度概率分布為正態(tài)分布，置信度為95%，包含因子k=2，其區(qū)間半寬度α=0.3℃。

根據(jù)公式（2），可知由溫度箱校準引起的不確定度分量為：

4 結束語

溫度試驗箱的不確定度直接影響測量溫度結果的可靠性，擴展不確定度是確定測量結果置信區(qū)間的重要手段。合理、準確地評定溫度試驗箱測量結果的不確定度，是確保所測量物品質量的重要環(huán)節(jié)。

參考文獻：

[1]國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.JJF1101-2003.環(huán)境試驗設備溫度、濕度校準規(guī)范[S].中國標準出版社，2003：10-12.

[2]賴煜東.實驗室認可中測量不確定度的評定[J].計量與測試技術，2015，42（6）：71-72.