一、概述
1. 测量依据
JJF1587-2016《数字多用表校准规范》。
2. 环境条件
温度(20±2)℃ 相对湿度≤75%RH。
3. 测量标准及辅助设备
FLUKE 5080A 多功能标准源,测量范围1mV-1020V,量程在(10-101.999)V允差为:(0.012%输出+1500μV) ;
标准数字表(吉时利 2000),量程为(0-100.0000)V时,年指标为 ±(读数的45ppm+量程的6ppm)
(注:校准装置对应功能的最大允许误差绝对值/不确定度应不大于被校数字表相应功能最大允许误差绝对值的1/3);多功能标准源的稳定性不应影响标准数字表和被测数字表读数的可靠性,多功能标准源5080A的负载特性及温度系数对校准结果的影响可忽略不计,其输出应连续可调或外加设备可调。
4. 被测对象
数字面板表,型号ZW1651T,测量范围(0~100)V,允差 ±0.2%FS,计量编号为:ZW18030714。
5.测量方法
按图1连接,调节多功能源的输出值使标准数字表的示值(或校准值)为校准点,记录被校数字面板表的示值。
图1 标准源法示意图
二、数学模型
设标准数字表的示值(或校准值)为,被校数字表的示值为
被校数字面板表的示值误差按公式(1-0)计算

(1-0)

三、标准不确定度分析与评定
1. 基本标准不确定度的A类评定方法介绍
对被测量,在同一条件下进行n次独立重复观测,观测值为,得到算术平均值及实验标准偏差。当用算术平均值作为被测量的最佳估计值时,被测量估计值的A类评定不确定度按(1-1)公式计算

(1-1)
注意:公式中的为获得平均值时的测量次数
2.采用测量过程标准不确定度的A类评定方法介绍
对一个测量过程,如果采用核查标准核查的方法使测量过程处于统计控制状态,则该测量过程的实验标准偏差为合并样本标准偏差,若每次核查时测量次数相同(即自由度相同),第次核查时的实验标准偏差为,共核查次,则合并样本标准偏差按(2-1)公式计算

(2-1)
此时的自由度为。
则在此测量过程中,测量结果的A类评定的标准不确定度为

式中的为获得测量结果时的测量次数。
3. 本次实验中输入量的的评定
其来源主要是被测交流数字面板表的测量重复性引起的,对该测量过程进行2次标准核查的方法使测量过程处于统计控制状态,则该测量过程的实验标准偏差为合并样本标准偏差,编号为:ZW18030714的交流数字面板表,量程为(0~100)V,选择60V校准点,进行第一次核查,连续独立测量10次,得到的测量数列,数据如下:

标准偏差通过贝塞尔公式法测得为:

取一位有效数字时,实验室标准偏差

,自由度

由测量重复性导致的最佳估计值的标准不确定度为 =0.002(V);第二次核查时,也测得10次求得标准偏差=0.01(V),最佳估计值的标准不确定度为 =0.001(V)。
共核查2次,即=2,则该测量过程的合并样本标准偏差为:

输入量的标准不确定度在此测量过程中实测该交流数字面板表6次,被测量估计值的A类评定的标准不确定度为

(V)。
其自由度为

。
4.标准不确定度B类评定方法的介绍
标准不确定度的B类评定是借助于一切可利用的有关信息进行科学判断,得到估计的标准偏差。
B类评定步骤:
a. 根据有信息或经验,判断被测量的可能值区间

;
b. 假设测得值在区间内的概率分布;
c. 根据概率分布和要求的包含概率估计包含因子,则B类评定的标准不确定度按式(4-1)计算

(4-1)
式中,为被测量可能值区间的半宽度;为包含因子。
5. 本次实验中标准不确定度分项和的评定:
采用B类方法评定。其来源分别为:
a.FLUKE5080A多功能标准源的误差引入的不确定度
在交流60V档的允差由技术指标得出是(0.012%60+0.0015)V=0.0087(V),认为服从均匀分布,查表得包含因子

(V);
b. 吉时利2000标准表准确度误差引入的不确定度
由说明书给出测量交流数字面板表60V点,量程100V准确度年指标为±(读数的45ppm+量程的6ppm)=(60×45ppm+100×6ppm)=0.0033(V)
四、合成标准不确定度评定
由于各输入量彼此独立,互不相关

五、扩展不确定度的评定
扩展不确定U由合成标准不确定度乘包含因子得到,取包含因子=2 ,则扩展不确定度:U=2 =0.01(V)
六、不确定度报告结果
被测交流数字面板表,在60V校准点的扩展不确定度U=0.01(V)(包含概率为95%时的包含因子=2。)
七、不确定度评定结果在实验过程中的应用
符合上述条件的测量结果,一般可直接使用本不确定评估结果。
实验结果示例:
如下表1

八、结果评价
在使用5080多功能标准源对交流数字面板表进行校准的过程中,虽然考察的是标准器及配套设备、人员的技术能力,但必须通过对被检交流数字面板表的校准结果及不确定度来判断测量结果准确性,因此合理的不确定度的评定对判断结果合格与否起至关作用。
综上以型号ZW1651T ,编号ZW18030714“交流数字面板表”为示例,进行自校准实验数据分析可知,其最大允许误差为±0.2%FS=±0.2(V),在60V校准点的允差范围为59.80(V)~60.20(V),自校数值为59.99(V),其扩展不确定度为0.01(V)=2 ,校准结果示值误差均在允许误差范围内,远离上下限,故自校数据可靠。