直流雙臂電橋的測量不確定度

摘要本文依據JJF1033-2001《計量標準考核規范》，分析了用整體檢定測量法檢定直流雙臂電橋時的測量不確定度的來源，求出各分量的標準不確定度以及該檢定裝置的相對擴展不確定度。

關鍵詞直流雙臂電橋 不確定度 自由度 評定

Uncertainty in measurement of an arm ofirect Current Electricity Bridge

LIU Mei-feng，BAO Qing

(Shaoguan Smelter，Shaoguan 512024，Guangdong)

AbstractAccording to JJF1033-2001caclulate the standard investigates the norm， this paper analyses the source of the uncertainty in measurement when using the method of the whole verification measure to examinate an arm of direct current electricity bridge .It calculates one each weight of the standard uncertainty and the related expanded in the verification device.

Key wordsan arm of Direct Current Electricity Bridge; uncertainty; digress of fredom; valuation

一、前言

直流雙臂電橋計量性能狀態的好壞，尤其是其測量不確定度的品質，直接影響到我廠多臺測量儀器的測量準確性。傳統的測量不確定度的計算方法，只能比較模糊的知道測量不確定度的范圍，不能精確的體現計量特性。直流電橋檢定裝置主要由標準電阻箱、檢流計、穩壓源組成，該裝置經上級考核和檢定后，進行了重復性和穩定性實驗，并對不確定度進行了評定驗證。目前，該裝置已對直流雙臂電橋開展了周期性檢定工作。

二、測量方法概述

依據JJG125-2004《直流電橋》檢定規程，采用整體檢定法，即在規定的標準條件下，用標準電阻箱ZX71做標準，調節標準電阻箱ZX71測量盤，使指零儀指零，最后從標準電阻箱上讀取被測直流雙臂電橋的實際值。被測直流雙臂電橋的示值減去標準電阻箱測得的實際值可得被測直流雙臂電橋的示值誤差。我們開展的是0.1級直流雙臂電橋的檢定，要求標準電阻箱ZX71的級別為0.02級。（被檢直流電橋的級別為0.01級0.02級0.05級0.1級0.2級0.5級1級2級，檢定規程規定標準器的級別至少比被檢電橋的級別高兩級）。如符合上述測量方法及標準器和被檢直流雙臂電橋，一般可直接使用本不確定度的評定結果。

三、數學模型

△r=r-rn

式中：△r—被測直流雙臂電橋的示值誤差

r—被測直流雙臂電橋的示值

rn—標準電阻箱的示值

四、標準不確定度來源分析

(1)標準不確定度u(r)：在實際工作中我們經常會發現，無論怎樣控制環境條件以及各類對測量結果可能產生影響的因素， 而最終的結果總會存在一定的分散性，即多次測得的結果并不完全相等，具有不重復性，這種現象是一種客觀存在，是隨機效應造成的。由被測直流雙電橋的測量不重復性引起的標準不確定度，可以通過連續測量得到測量列，采用A類方法評定。

(2)標準不確定度u(rn)：標準電阻箱本身具有的計量特性將會給帶來一定的誤差，這決定了它將影響到測量結果，從而影響到標準不確定度。由標準電阻箱ZX71的誤差引起的標準不確定度，可根據標準電阻箱的技術要求評定，采用B類方法評定。

(3)標準不確定度u(I)：檢流計的靈敏度存在一定的局限性，即檢流計的輸入信號在一個已知區間內變動，卻給出同樣的示值，這種局限性同樣會影響測量結果。由檢流計AZ19的靈敏度引起的標準不確定度，可根據檢流計的有關技術資料評定，采用B類方法評定。

(4)標準不確定度u(U)：測量線路中的工作電源的不穩定性、該檢定裝置本身具有的殘余電勢和開關電阻將影響到測量結果，從而影響到標準不確定度。由檢定裝置穩壓源、殘余電勢、開關電阻引起的標準不確定度，可根據所考察的檢定裝置的穩定性及附加的電勢和電阻來評定，采用B類方法評定。

五、標準不確定度分量評定

(1)測量結果的不重復性引入的不確定度u(r)的評定

取三臺QJ44型0.1級直流雙臂電橋，在×1測量盤的第11點重復測量10次。每次測量時要在規定的標準條件下，而且充分旋轉各測量盤后再進行測量，最后得到測量列，見表1。

將三臺直流雙臂電橋的測量結果分別取平均值：

八、測量不確定度的報告

檢定0.1級直流雙臂電橋時相對擴展不確定度為：

Ucrel(△r)=0.029%

根據評定結果，該檢定裝置在測量范圍內最大的擴展不確定度（即總不確定度）小于被檢表允許誤差限的1／3，滿足規程JJG-125-2004《直流電橋》對0.1級直流雙電橋的要求。

九、結束語

本文采用的測量不確定度評定與表示方法，是采用目前國際通行的觀點與方法，用統一的準則對測量結果進行評定和表示，能夠精確的反映檢定裝置的不確定度，這種對測量結果的處理與表示直觀明確，易于理解，能夠對檢定計量工作更好的溯源。

參考文獻

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