DDZⅢ型电动单元组合仪表不确定度分析

周蕾++王喜忠

摘 要：近年来随着化工生产的迅速发展，出现了各式各样的计量仪器仪表，这些计量仪器仪表的发展也日新月异，计量工作为对计量器具的指导、监督、保证的作用越发重要，测量不确定度也需要有相应的完善。该文主要阐述了对DDZⅢ型电动单元组合仪表中调节器过程中，对测量结果的测量不确定度分析与评定所用的方法和步骤。从而得到测量结果的不确定度表达式，在具有代表性的测量点测量调节器时，可得到不同的测量不确定度。因此，在对被检调节器进行检定时，应加以区分。

关键词：测量 数学模型 仪表 不确定度分析

中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（a）-0049-02

1 概术

1.1 测量依据

JJG（化）1-14-1989《DDZⅢ型电动单元组合仪表检定规程》。

1.2 测量环境

温度（20±5）℃：相对湿度45%～75%。

1.3 测量标准

DFX-06电动仪表数字校验仪作为测量标准。

测量范围：（0～10）V；

最大允许误差：（0.005%读数+0.0001V）。

1.4 被测对象

调节器的测量范围为（1～5）V；输出范围（1～5）V。以0.5级为例。

最大允许误差0.5%（即±0.020V）。

1.5 测量过程

（1）按JJG（化）1-14-1989《DDZⅢ型电动单元组合仪表检定规程》的检定方法，在测量范围内选择3个测量点，10%，50%，100%。

（2）调节器接成闭环，反作用，时配器正作用，比例带定在100%，再调时间最小，预调时间切除。调节偏置信号使调节器输出稳定在量程的50%。

然后调整外给定信号源，依次给出量程的50%，10%，100%。同时，用数字电压表测量与外给定信号相对应的各点输入信号。

计算各点静差，取静差中的最大值为调节器的静差。

2 数学模型

式中：为某点静差；

为对应点的输入信号值；

为对应点的外给定信号值。

3 输入量的标准不确定度评定

3.1 输入量Vd的标准不确定度u（Vd）的评定

输入量Vd的不确定度来源主要有两部分；被测调节器的测量重复性和2501A数字电压表的测量误差。

3.1.1 测量重复性导致的标准不确定度u（td1）

u（Vd1）可以通过连续测量得到的测量列，采用A类方法进行评定。

在输出量程的50%处（3V）进行连续10次测量，得到测量列3.0012，3.0014，3.0009，3.0011，3.0008，3.0010，3.0009，3.0013，3.0010，3.0012V。

平均值为 d=3.00108mA

验标准偏差为

S==0.00019V

任选三台同类型仪表分别在量程的10%、50%、100%附近进行重复性条件下的连续10次测量，共得到9组测量列。每组测量列分别按上述方法计算，得到单次实验标准偏差如表1所示。

合并样本标准偏差

Sp==0.00014V

实际测量情况是在重复性条件下连续测量三个循环（每个测量点共6次），以6次测量的平均值作为测量结果，则可以得到u（td）=sp/=0.00006V

自由度为 γ1==9×（10-1）=81

3.1.2 2501A数字电压表导致的标准不确定度u（Vd2）

2501A数字电压表的最大允许示值误差为△=±（0.005%读数+0.0001V）；按均匀分布考虑，包含因子k=，可靠性90%。

因此，u（Vd2）=（0.005%读数+0.0001V）/ （公式-1）

自由度：γ=50

3.1.3 标准不确定度u（Vd）的计算

由于Vd1与Vd2彼此相互独立，因此

u（Vd）==

γ=

3个测量点输入量Vd的标准不确定度u（Vd）和自由度依次为

u（Vd）——0.00012，0.00016，0.00021V；

γ——50～70，取整为50。

3.2 输入量ts的标准不确定度u（ts）的评定

输入量ts的不确定度来源主要来自标准器的示值误差。温、湿度影响和连接导线的影响可以忽略不计。

用7651直流标准源作为标准器时标准不确定度u（ts）可以采用B类方法进行评定。

7651直流标准源的误差计算公式：20ppmX读数+0.040mV。 （公式2）

则u（ts）=|Δ|/。7651直流标准源检定结果的可靠性为95%，自由度按保守估计均取100。

4 合成标准不确定度的评定

4.1 灵敏系数

数学模型

灵敏系数 c1=1

c2=1

4.2 标准不确定度汇总表

输入量的标准不确定度表汇总表2。

4.3 合成标准不确定度的计算

输入量相互间彼此独立，所以合成标准不确定度可按下式得到：

uc=

本例仪表各测量点的uc依次为0.00012，0.00016，0.00021（V）。

4.4 合成标准不确定度的有效自由度

合成标准不确定度的有效自由度为

γeff==

150-159取整为100。

5 扩展不确定度的评定

取置信概率p=95%，按有效自由度veff查t分度表得到k95=t95（100）=1.98，扩展不确定度：U95=k95 uc=1.98 uc（△Vt）。

6 测量不确定度的报告与表示

本例中仪表输出误差测量结果不确定度的报告可以按表的方式给出调节器测量不确。

7 结论

从该文的推导分析中，可以得到测量结果的不确定度表达式，在具有代表性的测量点测量调节器时，可得到不同的测量不确定度。因此，在对被检调节器进行检定时，应加以区分，进而可实现对被检调节器的计量能力的合理评价。

参考文献

[1] JJG（化）1-14-1989DDZⅢ型电动单元组合仪表检定规程[S].

[2] JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示[S].endprint