不确定度评估报告电压2014-2-20.doc
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电压(电流)测量结果的不确定度评定
1.概述
在23条件下,开机2小时候后,选取适当的量程,在测量用设备处于统计控制的情况下时,电路中通以恒流(压)源,测量电路中电流(电压)。
并给出测量结果的不确定度。
使用设备:
安捷伦数字万用表(34405A)
直流电压
VDC(V)
直流电流
IDC(A)
交流电压
VAC(V)
交流电流
IAC(A)
量程
10V
100mA
1kHz100V
1kHz1A
最大允许误差
(读数+量程)%
0.0035+0.0005
0.050+0.005
0.06+0.03
0.10+0.04
被测量电源:
直流标称电压10V,电流50mA;交流标称电压50.0V,电流0.5A。
2.测量模型
在本试验中输入量X即为输出量Y。
因为此有数学公式:
Y(I)=X(I)+和Y(V)=X(V)+
X(I):
为被测电流值平均值
X(V):
为被测电压值平均值
:
为仪器修正值
3.不确定度来源分析
根据JJG124-2005《电流表,电压表,功率表,电阻表》以及设备仪器使用说明书。
万用表误差来自于以下最大允许误差,修正值(偏离零位),以及测试重复性和设备仪器分辨率这几个方面分量。
序号
引起不确定度u(y)的中的各来源标准偏差分量
使用评定方法
1
由测量本身的重复性引起的偏差,其不确定度为u1。
使用A类方法评定
2
由测试设备的最大允许误差引起偏差,其不确定度为u2。
使用B类方法评定
3
由测试设备自身灵敏度引起的偏差,其不确定度为u3。
使用B类方法评定
4
由测试设备的修正值(偏离零位)引起的不确定度为u4。
使用B类方法评定
4.标准不确定度的评定
4.1测量重复性引起的标准不确定度采用A类方法进行评定。
对每一样品重复测量10次。
标准差按贝塞尔公式计算:
序号
直流电压
VDC(V)
直流电流
IDC(mA)
交流电压
VAC(V)
交流电流
IAC(A)
1
9.9992
49.999
49.969
0.49979
2
9.9994
49.998
49.977
0.49988
3
9.9997
50.001
49.968
0.49981
4
9.9989
49.997
49.971
0.49983
5
9.9996
50.001
49.966
0.49991
6
9.9991
49.997
49.979
0.49976
7
9.9986
50.003
49.983
0.49986
8
9.9993
49.998
49.987
0.49990
9
9.9984
50.003
49.989
0.49984
10
9.9989
50.000
49.992
0.49994
平均值x
9.99911
49.9997
49.9781
0.499852
标准偏差s
0.000418
0.00226
0.00942
0.0000567
其中测量结果的算术平均值作为输入量的无偏估计值,其不确定度u1的计算公式如下
u1=u()=s()=
直流电压
VDC(V)
直流电流
IDC(mA)
交流电压
VAC(V)
交流电流
IAC(A)
标准不确定度u1
0.000132
0.00071
0.00298
0.0000179
4.2由测试设备自身最大允许误差引入的不确定度采用B类方法进行评定。
根据设备使用说明书,设备在1年时间内,23条件下,最大允许误差如下表,设其分布为均匀分布,查表得k=。
则设备最大允许误差引起的标准不确定度u2为:
各量程测量最大允许误差
直流电压
VDC(V)
直流电流
IDC(A)
交流电压
VAC(V)
交流电流
IAC(A)
量程
10V
100mA
1kHz100V
1kHz1A
最大允许误差
(读数+量程)%
0.0035+0.0005
0.050+0.005
0.06+0.03
0.10+0.04
最大允许误差
0.0004
0.0000525
0.075
0.0012
标准不确定度u2
0.00023
0.0000303
0.043
0.00069
4.3由测试设备自身灵敏度引入的不确定度采用B类方法进行评定。
根据设备使用说明书,测量直流电压,电流时,设备自身灵敏度为6位,测量交流电压,电流时,设备自身灵敏度为量程的1%。
设备在直流和交流不同量程下的灵敏度见下表,设其分布为均匀分布,查表得k=。
则设备最大允许误差引起的标准不确定度u3为:
各量程测量灵敏度
直流电压
VDC(V)
直流电流
IDC(A)
交流电压
VAC(V)
交流电流
IAC(A)
量程
10V
100mA
1kHz100V
1kHz1A
测量灵敏度
量程的0.001%
量程的0.001%
量程的1%
量程的1%
引起的误差
0.0001
0.000001
1
0.01
标准不确定度u3
0.000058
0.00000058
0.58
0.0058
4.4由测试设备的修正值(偏离零位)引起的不确定度为u4。
(视情况而定)
当测量直流电压,电流是且没有打开自动校零功能是:
=0.0002%量程+0.005mV
当测量交流电压,电流是无此项误差。
=0
各量程测量的修正值
直流电压
VDC(V)
直流电流
IDC(A)
交流电压
VAC(V)
交流电流
IAC(A)
量程
10V
100mA
1kHz100V
1kHz1A
标准不确定度u4
0.007mV
0.007mV
0
0
5.合成标准不确定度的确定
测量过程中各不确定度分量各自为独立事件。
合成标准不确定度公式如下:
其灵敏系数
将Y=+带入上式,求得:
Ci()=1
Ci()=1
根据
以及
直流电压
VDC(V)
直流电流
IDC(A)
交流电压
VAC(V)
交流电流
IAC(A)
标准不确定度u1
0.000132
0.00071
0.00298
0.0000179
标准不确定度u2
0.00023
0.0000303
0.043
0.00069
标准不确定度u3
0.000058
0.00000058
0.58
0.0058
标准不确定度u4
0.000007
0.000007
0
0
求得个分量上输入值X的不确定度在输出量Y上的传播,如下
直流电压
VDC(V)
直流电流
IDC(A)
交流电压
VAC(V)
交流电流
IAC(A)
标准不确定度
u1(y)
0.000132
0.00071
0.00298
0.0000179
标准不确定度
u2(y)
0.00023
0.0000303
0.043
0.00069
标准不确定度
u3(y)
0.000058
0.00000058
0.58
0.0058
标准不确定度
u4(y)
0.000007
0.000007
0
0
然后根据合成不确定公式:
求得输入值Y的标准不确定度uc(y),如下表
直流电压
VDC(V)
直流电流
IDC(A)
交流电压
VAC(V)
交流电流
IAC(A)
标准不确定度uc(y)
0.00027
0.0007
0.581
0.00584
6.扩展不确定度的的确定
设uc(y)为正态分布,取包含因子k=1.96,包含概率为95%
则:
直流电压
VDC(V)
直流电流
IDC(A)
交流电压
VAC(V)
交流电流
IAC(A)
扩展不确定度uc(y)
0.00053
0.0014
1.1
0.011
并对表中的不确定度进行修约,根据GB/T8170-2008《数值修约规则与极限数值的表示和判定》,所有扩展不确定度取一位有效数字。
因此相对的,对于Y的最佳估计值也做相应的修约。
VDC=(9.9991±0.0005)V
IDC=(50.0±0.1)mA
VAC=(50±1)V
IAC=(0.50±0.01)A
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