國營二三○廠  何毅

　　在迎接國防計量認可評審的工作中，各國防計量單位認真貫徹JJF1059-1999和GJB3756-1999《測量不確定度的評定與表示》，對各類檢定/校準(zhǔn)裝置的測量結(jié)果不確定度進行分析和評定。本文分析了如何評定交直流電壓、電流表檢定裝置的測量結(jié)果不確定度的具體實例。    

　　一、測量方法

　　依據(jù)JJG124-1993《電流表  電壓表  功率表及電阻表》檢定規(guī)程，選用多功能標(biāo)準(zhǔn)器YS87A作為標(biāo)準(zhǔn)器，檢定模擬交直流電壓、電流表。其原理如圖1所示。
    

    圖1  檢定原理圖

　　二、測量結(jié)果不確定度分析

　　本文以0.5級交直流電流表T10-A型，1A量程(100分格)為例，分析其測量結(jié)果的不確定度。

　　1.數(shù)學(xué)模型
    γ=I_X-I_N
    式中:γ——被檢表的示值誤差；I_X——被檢表的示值；I_N——多功能標(biāo)準(zhǔn)源輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流。

　　2.不確定度分量來源分析
　　根據(jù)數(shù)學(xué)模型，被測電流表示值誤差測量結(jié)果的不確定度取決于輸入量I_X、I_N的不確定度。本文以0.5級被檢表T10-A，1A量程上限為例進行分析。
　　(1)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(I_X)的評定
　　標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(I_X)的來源主要是將被測直流電流表的分辨力引入，采用B類方法評定。0.5級被檢表T10-A，1A量程的分辨力為1mA，為均勻分布，包含因子，u(I_X)=1/2=288μA,自由度υ_x≈∞

　　(2)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(I_N)的評定
　　輸入量I_N的不確定度來源主要有多功能標(biāo)準(zhǔn)源YS87A輸出的直流電流值不準(zhǔn)確引入的不確定度，其短期穩(wěn)定性引入的不確定度以及環(huán)境溫度對其影響引入的不確定度。
　　標(biāo)準(zhǔn)器YS87A經(jīng)上級傳遞合格，制造廠說明書給出其直流1A量程最大允許誤差為e=±(0.05%×輸出值+0.025%×量程)。測量1A時，e₁=7.5×10^-4A，半寬度a₁=7.5×10^-4A,在區(qū)間內(nèi)可以認為服從均勻分布，包含因子，則
　　u₁=a₁/k₁=4.33×10^-4A=433μA,u₁的自由度υ₁≈1/2[Δu₁/u₁]^-2
　　式中Δu₁/u₁為標(biāo)準(zhǔn)不確定度u₁的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，即標(biāo)準(zhǔn)不確定度u₁的不可靠性。當(dāng)輸出值落在最大允許誤差的區(qū)間[-a,a]外的概率極小時，可設(shè)Δu₁/u₁趨于零，則υ≈∞。
　　由多功能標(biāo)準(zhǔn)源說明書得知，其輸出電量?5min短期穩(wěn)定性不超過準(zhǔn)確度指標(biāo)值的30%，即225μA,半寬度a₂=225μA,在區(qū)間內(nèi)可以認為服從均勻分布，包含因子k₂=，則u₂=a₂/k₂=129.9μA
　　u₂的自由度υ₂≈∞
　　檢定環(huán)境條件為(23±2)℃,濕度40%～60%，符合檢定規(guī)程要求，此環(huán)境條件對包括標(biāo)準(zhǔn)源和被檢表在內(nèi)的整個檢定系統(tǒng)影響不大，可忽略不計。

　　3.合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定
　　(1)靈敏系數(shù)
　　數(shù)學(xué)模型γ=I_X-I_N
    靈敏系數(shù)c₁=αγ/αI_X=1,c₂=αγ/αI_N=-1

　　(2)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表
    

　　(3)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的估算
　　輸入量I_X與I_N彼此獨立不相關(guān)，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可以按下式得到。
    
　　有效自由度υ_eff=∞

　　4.擴展不確定度的評定
　　取置信概率p=95%,有效自由度υ_eff=∞,查t分布表得包含因子k=1.96
　　擴展不確定度U=ku_c=1.96×536=1.05mA
　　其他量程的不確定度的計算可參考1A點進行。    

　　三、結(jié)果表示

　　由以上分析得到多功能標(biāo)準(zhǔn)源YS87A檢定0.5級T10-A型電流表的擴展不確定度為1.05mA，小于0.5級1A量程電流表的最大允許誤差5mA的1/3，因而可以開展0.5級以上電流表的檢定。