毫瓦功率計測量結果的不確定度評定

摘 要：介紹了以超聲功率源為測量對象，用毫瓦功率計對其輸出進行測量，并對測量結果進行不確定度評定的方法。

關鍵詞： 毫瓦功率計 殘差 溫度 不確定度

中圖分類號：TN2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（b）-0216-02

1 概述

1.1 測量方法

依據JJG639-1998《醫用超聲診斷儀超聲源》檢定規程中第12.1條規定的方法對超聲功率源進行聲功率測量。設置超聲功率源輸出為50 mW，分別測量3次，并求出算術平均值P，此為一次獨立測量。每次換水后的測量為一次獨立測量，共進行6次獨立測量。

1.2 使用設備

毫瓦級超聲功率計；標準超聲功率源。水銀溫度計。

2 數學模型

Px=P

式中：Px為比對設備的輸出聲功率，單位：mW；

P為超聲功率計測量的聲功率值，單位：mW。

3 方差和靈敏系數

4 影響量的標準不確定度評定

4.1 儀器重復性測量引入的標準不確定度u1的評定

對測量點分別獨立測量6次，每次均按規程要求測量3次，共測得18個數據（表1），每次獨立測量為重復性條件，且所測數據僅有3個，故采用殘差法分別計算6次獨立測量的標準不確定度。（表2）

則由重復性測量引入的標準不確定度為：

=0.62（mW）

4.2 毫瓦級超聲功率計該點測量誤差引入的不確定度u2的評定

根據校準證書可知，毫瓦級超聲功率計在50 mW測量點的擴展不確定度U=5.2%，（k=2），50 mW測量點=51.5 mW，則由毫瓦功率計測量誤差引入的標準不確定度為：

=1.34（mW）

4.3 溫度變化對聲速的影響所引入的標準不確定度u3的評定

C-1型毫瓦級超聲功率計的測量采用輻射力法，，式中c為超聲波在水中的速度，根據公式可知，溫度變化可影響聲音傳播速度。測量中，溫度由17.4 ℃升到21.4 ℃變化4 ℃，取其半寬，以均勻分布考慮，，則聲速變化帶來的標準不確定度為：

=0.11（mW）

4.4 超聲功率源探頭放置位置不同引入的標準不確定度u4的評定

C-1型毫瓦級超聲功率計的測量采用輻射力法，，式中：θ為入射聲速與靶面法線的夾角，探頭位置因換水會略有改變，角度最大變化的估計值約為±1°，則半寬為1°，以均勻分布考慮，，則探頭位置引入的標準不確定度為：

=1.02（mW）

4.5 毫瓦級超聲功率計分辨力引入的不確定度u5的評定

C-1型毫瓦級超聲功率計的分辨力d為0.1mW，則半寬為0.05mW，取均勻分布，，則由分辨力引入的標準不確定度為：

=0.03（mW）

5 影響量的標準不確定度匯總表

如表3。

6 合成標準不確定度的評定

以上各分量互不相關，故合成標準不確定度為：

=1.80（mW）

7 擴展不確定度

，取k=2，則

U=2×1.80≈3.6（mW）

8 測量結果不確定度報告

Px=（51.5±3.6）mW（k=2）

參考文獻

[1]JJG639-1998《醫用超聲診斷儀超聲源》[S].

[2]JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》[S].