机械秒表检定和校准测量结果的不确定度的评定方法

ub3 = 2/ 3 = 1.15 (ms)
4.4 标准器重复性的不确定度分量为
对检定 机 械秒 表系 统用 稳定 度 比 SC -2 更 高 的
E337 上的时间间隔测定器进行测量 , 取输出时段 60s 测
得如下组数据 :
i
xi(μs) Vi =xi -x(μs) Vi2(μs2)
1 60000403
uc =u Δ = u2(ρ标)+u2 ρ检
= 0.04 2 + 0.15 2 =0.16 % 同理 , 对酒精计在测试点 q :50 %和 q :70 %的不确定 评定可以参考以上评定 。 5 测量不确定度的报告 测量结果的扩展不确定度 : q :(30 ～ 70)%的酒精计 , 取测量点 分别为 q :30 %、 q :50 %、q :70 %修正值的扩展不确定度如表 2 :
ub1 = 5 ×10-6 ×60/ 3 = 0.17 (ms)
4.2 标准装置延迟误差为 1μs , 按均匀分布 , 则由标准装
置延迟误差引起的标准不确定度分量为 :
ub2 = 1/ 3 = 0.58 (μs)
4.3 打表机构触发转换误差为 2ms 按均匀分布 , 则由打
表机构触发转换误差引起的标准不确定度分量为 :
经过上述的分析和计算验证 , 该转速标准装置在转 速范围(20 ～ 40000)r/ min , 转速相对扩展不确定度 Urel 优 于 5 ×10-5(k =3), 高精度转速标准装置的准确度等级 符合 0.01 级的要求 。
作者简介 :郑永杰 , 男 , 工程师 。 工作单 位 :福建 省泉州市 计量所 。 通讯 地 址 :362000 福建省泉州市刺桐路 288 号 。 收稿日期 :2013 -01-06
U1 =ku1 = 2 ×3.1 = 6.2 (ms)。
U1 =ku2 = 2 ×4.6 = 9.2 (ms)。
U1 =ku3 = 2 ×22.4 =44.8 (ms)。
U1 =ku4 = 2 ×44.8 =89.6 (ms)。
7 标准不确定度一览表(见表 1)
计量：ｗｗｗ．ｃｑｓｔｙｑ．ｃｏｍ
计量：ｗｗｗ．ｃｑｓｔｙｑ．ｃｏｍ
4.9E -06 9.0E பைடு நூலகம்07 5.0E -06
4.4E -06 -9.0E -07 4.5E -06
4.5E -06 -2.4E -07 4.5E -06
1.5E -06 -2.2E -06 2.7E -06
1.2E -06 -2.2E -06 2.5E -06
1.4E -06 -2.0E -06 2.4E -06
2.3E -06 1.9E -06 3.0E -06
1.9E -06 1.8E -06 2.7E -06
1.5E -06 -4.3E -07 1.5E -06
4.4E -07 -6.6E -07 7.9E -07
4.5E -07 -9.8E -07 1.1E -06
5.3E -07 -1.7E -07 5.6E -07
1 测量标准名称
多用时间检定仪校准装置 。
2 测量方法
按我国 国家 检定 规 程 JJG237 -2010《秒 表检 定 规
程》 , 检定机械秒表采用比较法 , 即用时间检定仪的输出
时段(时间间隔)与被检仪器所计的时间间隔进行比较 ,
从而读出被检仪器的计时误差 。
3 数学模型
国家检定规程 JJG237 -2010《秒表检定规程》给出机
4.2 各不确定度分量汇总及计算表 , 见表 1 。
4.3 合成标准不确定度的计算
u2 Δ =
Δ ρ标
·u
(ρ标)
2
+
ρΔ检·u(ρ检) 2
式中 :u(Δ)—被检酒精计修正值合成标准不确定度;
u(ρ标)—二等标准酒精计修正后示值的不确定度 ;
u(ρ检)—被检酒精计示值的不确定度 。
故 :u Δ = u2(ρ标)+u2 ρ检
U4 =89.6 ms ;(规程时间间隔最大允许误差 ±0.4s ～ ±2.4 s)
作者简介 :陈一华 , 女 , 工程师 。 工作单 位 :江西 东华计量 测试研究 所。 通 讯地址 :330029 江西省南昌市南池路 229 号 。
王丽华 , 江西东华计量测试研究所(南昌 330029)。 收稿日期 :2012 -12-15
械秒表的计算公式 :
ΔTi =Ti -T 0
(1)
式中 :Ti —每次的测得值 , 取其中误差最 大的作为 检定结果 ;
T0 —检定仪给出的标准值次 。
4 不确定度分量分析估算 4.1 晶振频率源准确度为 5 ×10-6 , 输出时间为 60s 时
按均匀分布 。则由时基引起的标准不确定分量为 :
相对扩展不
确定度(k =3) 1.7E -05 9.1E -06 8.0E -06 4.6E -06 2.4E -06 3.2E -06 1.7E -06 1.5E -05 1.3E -05 1.4E -05 8.0E -06 7.4E -06 7.3E -06
各检定点的标准不确定度分量 、合成标准不确定度 及扩展不确定度的计算结 果列于表 3 中 , 在 转速范围 : (20 ～ 40000)r/min , 转速扩展不确定度 Urel 优于 5 ×10-5 (k =3)。
(上接第 77 页)
表1
标准不确定度分量
不确定度来源
标准不确定度值
ub1
时基引起
0.17 ms
ub2
标准器延迟误差
0.58 μs
ub3
打表机构转换误差
1.15 ms
ua1
标准器重复性
0.119 ms
u1
分辨力
3.13 ms
u2
4.65 ms
u3
22.43 ms
u4
44.82 ms
上述分析是在(60s)处进行分析打表机构转换误差 、
分辨力引起误差是主要来源 , 根据规程 , 在 3s ～ 1800s 内
时间间隔最大允许误差误差指标均满足 :U 1 =6.2 ms ; (规程时间间隔最大允许误差 ±0.1s ～ ±0.24 s)
U2 =9.2 ms ;(规程时间间隔最大允许误差 ±0.1s ～ ±0.3 s )
U3 =44.8 ms ;(规程时间间隔最大允许误差 ±0.3s ～ ±1.6 s )
-3
9
2 60000371
-35
1225
3 60000510
104
10816
4 60000406 5 60000205 6 60000541 X 60000406
0 -201 135
0 40401 18225
n
ua1 =
i∑=1 V2i n -1
=119
(μs)
=0.119
(ms)
ub1 、ub2 、ub3 、ua1彼此独立 , 不相关 。
+ua
2 1
+u
2 41
= 3.1(ms)
u2 =
ub12
+ub22
+ub32
+ua
2 1
+u
2 42
=4.6(ms)
u3 =
ub12
+ub22
+ub32
+ua
2 1
+u
2 43
= 22.4(ms)
u4 =
ub12
+ub22
+ub32
+ua
2 1
+u
2 44
= 44.8(ms)
6.2 扩展不确定度估算
0.16 0.3 0.16 0.3 0.16 0.3
因 u ρ标 , u ρ1 , u ρ2 , u ρ3 均为固定值 , 所以 得出 q :(30 ～ 70)%的酒精计的不确定度为同一值 , 其修
正值的扩展不确定度如表 3 :
表3
JJG42 -2011 酒精计 力学 工作玻璃浮计 q :(30 ～ 70)% U =q :0.4 %, k =2
作者简 介 :李 俊 , 女 , 工 程 师 。 工 作 单位 :沈 阳 计量 测 试 院 。 通 讯 地 址 : 110179 辽宁省沈阳市浑南新区世纪路 43 号 。
邢诚 , 沈阳计量测试院(沈阳 110179)。 收稿日期 :2013 -04-26
(上接第 76 页)
表 3 各检定点标准不确定度分量 、合成标准 不确定度及扩展不确定度
计量：ｗｗｗ．ｃｑｓｔｙｑ．ｃｏｍ
机械秒表校准装置不确定度分析
Analysis of Uncertainty about Mechanical Stopwatch Calibration Equipment
陈一华 王丽华
(江 西东华计量测试研究所 , 江西 南昌 330029)
摘 要 :本文介绍了机械秒表检定和校准测量结果的不确定度的评定方法 。 关键词 :机械秒表 ;测量结果的不确定度 ;评定方法
检定点
r/ min 20 50 100 200 500 1000 2000 5000 8000
10000 20000 30000 40000
平均值
r/ min 20.00000 50.00017 100.0003 2 19 9.9999 49 9.9994 99 9.9983 19 99.999 50 00.008 79 99.988 99 99.996 19 999.92 29 999.89 39 999.86
实验标准
差 r/ min 3.5E -04 3.7E -04 6.2E -04 9.3E -04 7.0E -04 1.4E -03 3.3E -03 7.7E -02 1.1E -01 1.4E -01 9.4E -02 1.1E -01 1.8E -01
标准不确定度分量
σa
σb
Uc
5.5E -06 1.2E -07 5.5E -06
表 2 修正值的扩展不确定度 单位(%)
被测标 准点 u ρ标
q :30 0.04 q :50 0.04 q :70 0.04
不确定度分量
u ρ1 0.11
u ρ检 u ρ2 u ρ3
0.06 0.06
0.11 0.06 0.06
0.11 0.06 0.06
u ρ4 0.06 0.06 0.06
U uc (k =2)
计量：ｗｗｗ．ｃｑｓｔｙｑ．ｃｏｍ
5 合成不确定度估算
uc =
u
2 b1
+u
2 b2
+u2b3
+u2a1
=
1.17
(ms)
6 扩展不确定度估算
U =kuc =2 ×1.17 =2.3(ms)。 备注 :机 械秒 表 的示 值 分辨 力 0.01s 、0.02s 、0.1s 、
0.2s 共四种 按均匀 分布 , 覆盖因 子 K = 3 (按半 宽计
算), 故本装置的分辨力引起的标准不确定度分量各为 :
u41 =0.01s/ 2 3 =2.89 ms
u42 =0.02s/ 2 3 =4.48 ms
u43 =0.1s/ 2 3 =22.4 ms
u44 =0.2s/ 2 3 =44.8 ms
6.1 合成不确定度估算
u1 =
ub12
+ub22
+ub32