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1、測量不確定度的研究摘要:文章從測量不確定度的定義和分類入手,論述瞭測量不確定度的合成,同時以環境實驗設備溫度的測量不確定度為實例,探討瞭測量不確定的評定及其計算,最終給出瞭本實例的不確定度報告關鍵詞:測量;測量不確定度由於測量誤差的存在,被測量的真值難以確定,測量結果帶有不確定性。長期以來,人們不斷追求最佳方式估計被測量的值,以最科學的方法評價測量結果的質量高低的程度。而測量不確定度就是測量結果質量高低的一個重要指標。不確定度愈小,測量結果的質量愈高,使用價值愈大,其測量水平也愈高;不確定度愈大,測量結果的質量愈低,使用價值愈
2、小,其測量水平也愈低一、測量不確定度的定義及分類測量不確定度是指測量結果變化的不肯定,是表征被測量的真值在某個量值范圍的一個估計,是測量結果含有的一個參數,用於表示被測量值的分散性。該定義表明,一個完整的測量結果應包含被測量值的估計與分散性參數兩部分測量不確定度可用兩類方法進行評定,即A類評定與B類評定。一類分量由一系列觀測數據的統計分析來評定,稱為A類評定;另一類分量不是用一系列觀測數據的統計分析法,而是基於經驗或其他信息所認定的概率分佈來評定,稱為B類評定二、測量不確定度的合成(-)合成標準不確定度當測量結果受多種因素影響
3、形成瞭若幹個不確定度分量時,測量結果的標準不確定度用各標準不確定度合成後所得的合成標準不確定度表示(二)展伸不確定度展伸不確定度由合成標準不確定度乘以包含因子得到,即給出一個測量結果的區間,使被測量的值大部分位於其中三、環境實驗設備溫度的測量不確定度實例仁測量依據:JJF1101-2003《環境試驗設備溫度、濕度校準規范》2,測量標準:溫場測量記錄儀,測量范圍-50-250°C,準確度0.2°C3、測量方法:將溫場測量記錄儀的溫度傳感器按JJF1101-2003計量技術規范的有關規定佈放在被測量設備工作室內的3個校準面上,將被
4、測量設備的溫度控制器設定到所要求的標稱溫度,使設備正常工作,穩定後開始讀數,每2min記錄所有測試點的溫度1次,在30min內共測試15次(二)測量不確定度的數學模型△td=td-to-Ato式中:Atd—溫度偏差;td—被檢設備溫度顯不儀表顯不溫度;to--溫場測量記錄儀讀數;△to--溫度測量裝置的修正值(指整體檢定)(三)測量不確定度的評定仁由td引入的不確定度分量"。輸入量td的校準不確定度主要來源於被檢測設備溫度的不確定度,可通過連續多次測量來得到,采用A類標準不確定度評定。對環境試驗設備作15次獨立重復測量,從設備
5、顯示儀上讀取15次顯示值,其測量列如表1所示。根據公式s(tO)=計算得算術平均值to的實驗標準差s(tO)=0.03°Co則由15次獨立重復測量引入的標準不確定度分量u2=s(tO)=0.03°C,自由度V2=142、由tO引入的不確定度分量u2。輸入量tO的校準不確定度主要來源於溫場測量記錄儀的不確定度,可通過連續多次測量來得到,采用A類標準不確定度評定。對環境試驗設備15次獨立重復測量,從溫場測量記錄儀上讀取15次顯示值,其測量列表2所示。根據公式s(tO)=,計算得算術平均值to的實驗標準差s(tO)=0.03°Co則
6、由15次獨立重復測量引入的標準不確定度分量u2=s(tO)=0.03°C,自由度v2=143、由虹0引入的不確定度分量u3。輸入量址0的校準不確定度主要來源於校準裝置本身誤差所引起的,可根據校準證書得到,采用B類標準不確定度評定。從校準證書知:溫場測量記錄儀修正值虹0的擴展不確定度U95=0.2°C,以正態分佈估計,K95=2.01,u3=u(Ato)=0.2°C/2.01=0.1°C,V3=50合成標準不確定度公式中to,td,Ato互為獨立,因而得:c1==1,c2==-1,c3==-1故:u=u2(td)+u2(to)+
7、u2(AtO)uc=+u=0.10°C有效自由度根據公式:Veff=uZuv計算得:Veff=38・77(五)展伸不確定度3個不確定度分量大小接近,且相互獨立,其合成仍接近正態分佈,取置信水平p=0.95,查t分佈表得擴展因子K95=2.02,故得:U95=kuc=0.02°C(六)不確定度報告仁用合成標準不確定度評定環境實驗設備溫度的測量不確定度,測量結果為:T=100°C,uc=0.1°C,Veff=38.772.用展伸不確定度評定環境實驗設備溫度的測量不確定度,測量結果為:T=(100±0.02)°C,p=0.95,Ve
8、ff=39參考文獻1.費業泰•誤差理論與數據處理[M]•機械工業岀版社,2004.2、李慎安,施昌彥,劉風等•測量不確定度評定與表示[M]•中國計量出版社出版999.3、施昌彥,劉風等•測量不確定度評定與表示指南[M].中國計量出版社,2000.(作者單位:馬麗,湖北工業大學