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电子电压表基本误差测量结果的不确定度评定
【来源/作者】中国计量报 【更新日期】2014-5-12 14:23:50

一、概述

1.测量依据

JJG250-1990《电子电压表》检定规程。

2.测量环境条件

环境温度:(20±5)℃;相对湿度:(60±15)%,屏蔽室内。

3.测量标准

交流电压源,型号:YS200;输出1kHz、4V电压;准确度:0.2级。

4.被测对象

电子电压表,型号:TC-19 ;准确度:0.5级。

5.测量过程

采用直接测量法,由电压源输出交流电压信号给电压表。

二、数学模型

在标准环境条件下,环境带来的影响可以忽略。则数学模型可用下式表达:
  

式中:δrel——被检电子电压表基本误差;U——被检电子电压表指示值;V——标准源指示值;U0——电压表被检量程的满量程值。

先计算绝对误差δ的不确定度,再换算相对误差δrel的不确定度。

三、标准不确定度评定

标准不确定度u(V)的来源主要有3个方面:一是由被检电子电压表的测量重复性引入的不确定度分量u(U),可通过多次测量得到测量列,采用A类方法进行评定。二是由电压源输出电压不准引入的不确定度分量u(V1),采用B类方法进行评定。三是由电压表分辨力引入的不确定度分量u(V2),采用B类方法进行评定。考虑到电压源的高分辨力,其引入的不确定度可忽略,故本文不作分析。

1.标准不确定度分量u(U)的评定

校准电子电压表的4V量程,电压源输出4V、1kHz的信号给电压表,记录电压表显示值,重复测量10次(n=10),得测量列为4.030、4.032、4.029、4.034、4.037、4.033、4.030、4.035、4.036、4.035。

平均值

基本误差δ=0.83%

单次实验标准差

2.标准不确定度分量u(V1)的评定

电压源经上级传递合格,制造厂说明书给出交流电压输出为0.2级,输出4V电压,半宽度a=8×10-3V,在区间内服从均匀分布,取,则
  

3.标准不确定度分量u(V2)的评定

电压表在4V量程时,分辨力为0.001V。半宽度a=5×10-4V,在区间内服从均匀分布,取,则
  

四、合成不确定度的评定

1.灵敏系数

数学模型δ=U-V

灵敏系数cU=1,cV=-1

2.合成标准不确定度分量汇总表(见表1)

缺插图!

<CTSM>表1合成标准不确定度分量汇总表</CTSM>

3.合成标准不确定度u(VX)的估算
  

五、扩展不确定度的评定

k=2,则扩展不确定度

U=ku(δ)=5.42×10-3V×2=0.011V

相对误差的扩展不确定度

Urel=0.011V/4V×100%=0.3%

六、不确定度报告

该电子电压表测量1kHz、4V信号,基本误差测量结果及扩展不确定度为

δrel=0.83%;Urel=0.3%

七、不确定度分析

用0.2级交流电压源检定0.5级电子电压表,不符合检定要求,因此只能校准。通过上述不确定度的分析,可知:

1.不确定度的来源主要由测量重复性和电压源准确度引入,因此在校准过程中,应尽可能进行多次测量。

2.该电子电压表已经超差,可作为1级使用。


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