失真度测量仪校准结果的不确定度分析

发表时间:2021/8/6   来源:《中国电业》2021年第9期   作者:陈慰安
[导读] 由于测量误差的存在,再加上测量自身定义和误差修正的不完善等等,使得测量结果带有不确定性如何更加科学合理地评价测量结果的质量的性。

        陈慰安
        广东省博罗县质量技术监督检测所
        摘要:由于测量误差的存在,再加上测量自身定义和误差修正的不完善等等,使得测量结果带有不确定性如何更加科学合理地评价测量结果的质量的性。如何更加科学合理地评价测量结果的质量的高低,是人们不断的追求。基于此,本文从以下方面对失真度测量仪进行分析,并针对其测量结果进行分析研究。
        关键词:失真度测量仪;测量不确定度;误差


一、失真度测量仪电压校准不确定度评定
        1、概述
        1.1 测量依据:JJF 1852-2020 《失真度测量仪校准规范》。
        1.2 测量条件:环境条件:温度(23±5)℃,相对湿度≤80%。
        1.3 测量方法:将多功能校准器5520A电压输出端与MAK-6571C失真度测量仪直接连接,由多功能校准器5520A输出交流电压给失真度测量仪,在多功能校准器5520A的读数作为实际值。将失真度测量仪电压指示值与的多功能校准器5520A示值相减,其差值即为失真度测量仪电压测量的示值误差。
        2、测量模型及不确定度来源分析
        2.1 测量模型

2.2 不确定度来源分析
        失真度测量仪电压校准结果不确定度来源主要包括:
        1、由失真度测量仪电压重复性引入的标准不确定度u(Vx)
        2、多功能校准器允差引入的不确定度u(VN)。
3、标准不确定度评定
        本文以校准失真度测量仪,评定其测量1kHz电压1V测量结果不确定度为例。
3.1 由测量重复性引入示值测量的不确定度u(Vx)
        将被校准失真度测量仪连接到多功能校准器,进行10次连续测量,每次测量均重新接线,得到测量列如下表所示:(单位V)

3.2 多功能校准器最大允许误差引入的不确定度u(VN)
        由多功能校准器最大允许误差引入的不确定度u(VN),采用B类方法进行评定。查找说明书可知在输出1V时其允许误差限为:±0.0003V,即半宽区间0.0003V,在区间内可认为均匀分布,覆盖因子k取,标准不确定度为:u(VN)= 0.0003/≈0.0002V。
4、合成不确定度评定及扩展不确定度
4.1 不确定度分量汇总

4.2 合成标准不确定度
        由于各输入量不相关,被校准失真度测量仪电压示值误差的合成标准不确定度为:

4.3 扩展不确定度
        取包含因子为2,扩展不确定度为:U= k×uc=0.006V
        相对扩展不确定度为:Urel=0.6%(k=2)
二、失真度测量仪失真度校准不确定度评定
1、概述
1.1 测量依据:JJF 1852-2020 《失真度测量仪校准规范》。
1.2 测量条件:环境条件:温度(23±5)℃,相对湿度≤80%。
1.3 测量方法:将BO-13B失真仪检定装置输出端与MAK-6571C失真度测试仪直接连接,由BO-13B输出相应频率点的失真度给MAK-6571C,BO-13B上的失真度值作为实际值K0。将MAK-6571C指示值KX与BO-13B示值相减,其差值即为失真度测试仪的失真度示值误差。。
2、测量模型及不确定度来源分析
2.1 测量模型

         
2.2 不确定度来源分析
        失真度测量仪失真度校准结果不确定度来源主要包括:
        1、由失真度测量仪重复性引入的标准不确定度u(Kx)
        2、失真度仪检定装置最大允许误差引入的标准不确定度u(K0)。
        3、残余失真引入的标准不确定度u(K1),影响较小可忽略。
3、标准不确定度评定
        本文以失真度仪检定装置校准失真度测量仪(采用基波抑制法原理测量谐波失真度),评定其1kHz时失真度10%测量结果不确定度为例。
3.1 由测量重复性引入示值测量的标准不确定度u(Kx)
        将被校准失真度测量仪连接到失真度仪检定装置,进行10次连续测量,每次测量均重新接线,得到测量列如下表所示:(单位%)

3.2 失真度仪检定装置最大允许误差引入的不确定度u(K0)
        由失真度仪检定装置最大允许误差引入的不确定度u(K0),采用B类方法进行评定。查找说明书可知在测量10%时其允许误差限为:±0.05%,即半宽区间0.05%,在区间内可认为均匀分布,覆盖因子k取,标准不确定度为:u(K0)= 0.05%/=0.03%。
4、合成不确定度评定及扩展不确定度
4.1 不确定度分量汇总

4.2 合成标准不确定度
        由于各输入量不相关,被校准失真度测量仪失真度示值误差的合成标准不确定度为:

4.3 扩展不确定度
        取包含因子为2,扩展不确定度为:U= k×uc(△δ)=0.08%
        相对扩展不确定度为:Urel=0.8%(k=2)


结语
        综上所述,测量不确定度和误差是两个完全不同又相互关联的概念,测量不确定度不是对误差的估计,另一个是误差理论的进一步发展。遵循上述不确定性估计,本文完全满足1/3到1/10的价值转移要求。
参考文献
[1]张弦,刘尚玉.在线校准流量计示值误差不确定度评定[J].品牌与标准化,2021(03):37-38+41.
[2]赵二刚,王艳芳,张维.低频信号失真度测量系统设计[J].自动化与仪表,2019,34(12):53-56+60.
[3]张威,张正娴.一种改进的超低失真度测量方法[J].电子测量技术,2017,40(08):150-153+159.
[4]付珍.浅谈失真度计量[J].计量与测试技术,2016,43(09):83-84.
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