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多功能校准仪电阻示值误差的测量不确定度评定


多功能校准仪电阻示值误差的测量不确定度评定 作者:唐寅喜 2015 年 8 月 1 概述 1.1 测量依据:JJG(电子)02003-1988《DO30-C 型数字式三用表校验仪检定规 程(试行)》 1.2 测量环境条件:环境温度(20±0.5)℃,相对湿度(40~70)% 1 . 3 测量标准:参考级数字多用表,型号 FLUKE8508A ,电阻测量范围 0.2Ω~20GΩ,年

最大允许示值误差±(7.0×10-6×读数+0.25×10-6×量程) 1.4 被测对象:数字多功能校准仪,型号 FLUKE5500A,输出值电阻 1kΩ , 年最大允许示值误差±(9×10-5×输出值+0.06Ω)。 1.5 测量方法:采用直接测量法,将数字多用表与被测多功能校准仪直接连接, 由数字多用表直接测量多功能校准仪输出的电阻(整数值)并读得相应读数。 将被 测多功能校准仪输出值与数字多用表读数值相减,其差值即为多功能校准仪输 出电阻的示值误差。由测量方法可知,其示值误差的不确定度主要来源于被测 多功能校准仪和测量用的数字多用表。 2 数学模型 待测量多功能校准仪电阻的示值误差 Ev 可表示为 ER=Rx-RN+δ Rx+δ RN 式中 Rx——多功能校准仪输出的电阻示值; RN——数字多用表测得的电阻值; δ Rx——多功能校准仪的基本误差、年内飘移及分辨力等,对测量的影 响; δ RN——数字多用表的基本误差及漂移对测量的影响。 3 被测量的标准不确定度的评定 根据数学模型被测多功能校准仪示值误差的不确定度取决于输入量 Rx、 RN、 δ Rx、δ RN 的不确定度。 3.1 标准不确定度 u(Rx)的评定(A 类) 在输出 1kΩ 电阻时,多功能校准仪上的电阻表始终显示 1.00000kΩ,没有 任何数字发散,所以 u(Rx)=0。 3.2 标准不确定度 u(RN)的评定(A 类) u(RN)主要来源是由数字多用表的测量不重复性引起的。取一台多功能校准 仪(FLUKE5500A),选择输出 1kΩ,在相同温湿度,在重复性条件下,用数字多 用表(FLUKE8508A)连续测量 10 次,获得 1 组测量值,见表 1。 表 1 单次测量结果 测量次数 测量值(kΩ) 测量次数 测量值(kΩ) x1 1.00004901 x6 1.00005006 x2 1.00004920 x7 1.00004907 x3 1.00004970 x8 1.00004984 x4 1.00004904 x9 1.00004864 x5 1.00004924 x10 1.00004876 单次测量的标准差用贝塞尔公式计算如下: x =1.000049256kΩ, s ? 由于是单次测量,即 u(RN)=s=0.4661mΩ ?( x i ?1 n i ? x) 2 ? 0.0000004661 kΩ n ?1 自由度 veff=10-1=9 3.3 标准不确定度 u(δRx)的评定(B 类) 多功能校准仪的基本误差(稳定度)、 年内漂移等引起的不确定度已包含在重 复性条件下所得的测量列的分散性中,故在此只分析输出分辨力引起的测量误 差。多功能校准仪在输出 1.00000kΩ 时只能显示到最小 10mΩ 的分辨率,因此 包含了±5mΩ 的误差。按均匀分布,取包含因子 k= 3 ,则 u(δRx)=a/k=5/ 3 =2.886mΩ。 估计|δu(δRx) / u(δRx)|为 0.2,则自由度为 12。 3.4 标准不确定度 u(δRN)的评定(B 类) 根据

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