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交直流电压、电流表测量结果不确定度的评定

交直流电压、电流表测量结果不确定度的评定

 在迎接国防计量认可评审的工作中,各国防计量单位认真贯彻JJF1059-1999和GJB3756-1999《测量不确定度的评定与表示》,对各类检定/校准装置的测量结果不确定度进行分析和评定。本文分析了如何评定交直流电压、电流表检定装置的测量结果不确定度的具体实例。    

  一、测量方法

  依据JJG124-1993《电流表  电压表  功率表及电阻表》检定规程,选用多功能标准器YS87A作为标准器,检定模拟交直流电压、电流表。其原理如图1所示。
    

 

    图1  检定原理图

  二、测量结果不确定度分析

  本文以0.5级交直流电流表T10-A型,1A量程(100分格)为例,分析其测量结果的不确定度。

  1.数学模型
    γ=IX-IN
    式中:γ——被检表的示值误差;IX——被检表的示值;IN——多功能标准源输出的标准电流。

  2.不确定度分量来源分析
  根据数学模型,被测电流表示值误差测量结果的不确定度取决于输入量IXIN的不确定度。本文以0.5级被检表T10-A,1A量程上限为例进行分析。
  (1)标准不确定度u(IX)的评定
  标准不确定度u(IX)的来源主要是将被测直流电流表的分辨力引入,采用B类方法评定。0.5级被检表T10-A,1A量程的分辨力为1mA,为均匀分布,包含因子u(IX)=1/2=288μA,自由度υx≈∞

  (2)标准不确定度u(IN)的评定
  输入量IN的不确定度来源主要有多功能标准源YS87A输出的直流电流值不准确引入的不确定度,其短期稳定性引入的不确定度以及环境温度对其影响引入的不确定度。
  标准器YS87A经上级传递合格,制造厂说明书给出其直流1A量程*大允许误差为e=±(0.05%×输出值+0.025%×量程)。测量1A时,e1=7.5×10-4A,半宽度a1=7.5×10-4A,在区间内可以认为服从均匀分布,包含因子,则
  u1=a1/k1=4.33×10-4A=433μA,u1的自由度υ1≈1/2[Δu1/u1]-2
  式中Δu1/u1为标准不确定度u1的相对标准不确定度,即标准不确定度u1的不可靠性。当输出值落在*大允许误差的区间[-a,a]外的概率极小时,可设Δu1/u1趋于零,则υ≈∞。
  由多功能标准源说明书得知,其输出电量?5min短期稳定性不超过准确度指标值的30%,即225μA,半宽度a2=225μA,在区间内可以认为服从均匀分布,包含因子k2=,则u2=a2/k2=129.9μA
  u2的自由度υ2≈∞
  检定环境条件为(23±2)℃,湿度40%~60%,符合检定规程要求,此环境条件对包括标准源和被检表在内的整个检定系统影响不大,可忽略不计。

  3.合成标准不确定度的评定
  (1)灵敏系数
  数学模型γ=IX-IN
    灵敏系数c1=αγ/αIX=1,c2=αγ/αIN=-1

  (2)标准不确定度分量一览表
    

  (3)合成标准不确定度的估算
  输入量IXIN彼此独立不相关,所以合成标准不确定度可以按下式得到。
    
  有效自由度υeff=∞

  4.扩展不确定度的评定
  取置信概率p=95%,有效自由度υeff=∞,查t分布表得包含因子k=1.96
  扩展不确定度U=kuc=1.96×536=1.05mA
  其他量程的不确定度的计算可参考1A点进行。    

  三、结果表示

  由以上分析得到多功能标准源YS87A检定0.5级T10-A型电流表的扩展不确定度为1.05mA,小于0.5级1A量程电流表的*大允许误差5mA的1/3,因而可以开展0.5级以上电流表的检定。

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编辑:吴迅
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