直流电位差计示值误差的测量结果不确定度分析

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1、直流电位差计示值误差的测量结果不确定度分析张旭刘振华（邯郸市计量测试所）摘要：为了减小直流电位差计示值误差，进而提高测量结果的精确性，需要分析不确定度。本文通过对标准不确定度输入分量进行分析和评定，提出相应的政策建议，进而为分析测量结果的不确定度提供参考依据。..关键词：不确定度测量误差1概述①测量依据：JJG123-2004《直流电位差计》。②测量方法：采用直流数字电压表法，用直流数字电压表测量直流电位差计的示值误差。③测量环境：温度(20±1)℃；相对湿度40%～60%。④测量标准：直流数字多用表8508A。⑤被测对象：直流

2、电位差计UJ25。2数学模型2.1公式ΔU=UX-UNΔU———直流电位差计基本误差；UX———直流电位差计的示值；UN———直流数字电压表测量值。2.2方差和灵敏系数3标准不确定度输入分量分析及评定3.1标准不确定度输入分量分析以标准直流数字电压表测量UJ25电位差计第一盘1V为例进行分析，不确定度主要有两部分：一是直流数字电压表引入的不确定度u(UN)，包括以下分量：直流数字电压表误差引入的不确定度分量u(UN1)；直流数字电压表分辨力引入的不确定度分量u(UN2)；直流数字电压表输入阻抗引入的不确定度分量u(UN3)；直流

3、数字电压表零电流引入的不确定度分量u(UN4)。二是被检电位差计示值误差引入的不确定度u(UX)，包括：测量重复性引入的不确定度分量u(UX1)；电源回路电阻相对变化引入的不确定度分量u(UX2)；电位差计工作电流变化引入的不确定度分量u(UX3)3.2标准不确定度u(UN)输入分量评定3.2.1数字电压表误差引入的不确定度分量u(UN1)数字电压表(8508A)1V测量点最大允许误差为±(读数×4×10-6+量程×0.6×10-6)，即±5.2μV，在5.2μV区间内服从均匀分布，包含因子k=姨3，u(UN1)=5.2/姨3=

4、3.00μV。估计Δu(UN1)/u(UN1)，则自由度自(UN1)=50。3.2.2数字电压表分辨力引入的不确定度分量u（UN2）数字电压表(8508A)1V时的分辨力为0.1μV，并认为在±0.05μV区间内电压值服从均匀分布，其半宽0.05μV，包含因子k=姨3，u(UN1)=0.05/姨3=0.0289μV，自由度自(UN1)→∞。3.2.3数字电压表输入阻抗引入的不确定度分量u(UN3)从数字电压表(8508A)技术说明书中查得其输入阻抗>10GΩ，取值10GΩ，电位差计端钮的输出电阻约1000Ω，则由数字电压表

5、输入阻抗产生的误差UN3=0.1μV，属均匀分布，包含因子k=姨3，则u(UN3)=0.0577μV，自由度自(UN3)→∞。3.2.4数字电压表零电流引入的不确定度分量u(UN4)从数字电压表(8508A)技术说明书中查得其零电流为5×10-11A，则由数字电压表零电流产生的误差0.05μV，属均匀分布，包含因子k=姨3，则u(UN4)=0.0289μV，自由度自(UN4)→∞3.2.5合成标准不确定度u(UN)检定结果取一次测量值，所以，u(UX1)=s=0.43μV自由度自(UX1)=n-1=93.3.2电源回路电阻相对变

6、化引入的不确定度分量u(UX2)依据检定规程，被检直流电位差计电源回路电阻相对变化引起的最大误差为最大允许基本误差的1/10，即±(1V×10-4÷10)=±10μV，属于均匀分布，其半宽为10μV，包含因子k=姨3，u(UX2)=10/姨3=5.77μV，自由度自(UX2)→∞。..