電子秒表測量誤差的不確定度評定

(宿遷市計量測試所 江蘇 宿遷 223800)

電子秒表測量誤差的不確定度評定

劉小謎

(宿遷市計量測試所江蘇宿遷223800)

本文詳細敘述了用秒表檢定儀檢定秒表時，測量結果不確定度分析和評定的方法；分析了測量不確定度的幾個主要來源，通過一組實例，給出了秒表檢定不確定度的分析和評定過程。

秒表；秒表檢定；標準裝置；不確定度評定

一、引言

電子秒表是時間計量專業常用的計量器具，在國民經濟各領域廣泛應用，與人們的日常生活密不可分。電子秒表使用過程中的準確度也尤其重要。

本文主要討論和介紹使用秒表檢定儀檢定電子秒表時，其不確定度分析和評定的過程。

二、電子秒表的測量原理

電子秒表采用直接比較法用秒表檢定儀進行檢定。秒表檢定儀是以石英振蕩器作為時間基準，通過分頻和各種數字電路，產生一定范圍的時間間隔作為標準源用來檢定機械秒表、電子秒表等多種計時器的多功能、綜合性的時間檢定自動測試裝置。

檢定時將電子秒表安裝在秒表檢定儀的夾具上，通過秒表檢定儀上的啟停開關及時間間隔設置按鍵輸出標準時間間隔信號，通過打表機構控制秒表的啟停，讀取秒表的示值，然后與標準時間間隔相比較，計算出秒表的計時誤差。

三、測量不確定度的評定

1、概述

1.測量依據：JG237-2010《秒表檢定規程》

2.測量標準：秒表檢定儀標準裝置型號：MBY-5；測量范圍：(1～99999.9)s

3.環境條件：溫度20℃，相對濕度：60%。

4.測量對象：電子秒表(型號：TS2102-2；編號：01)

5.測量過程：秒表檢定儀輸出標準時間間隔信號，通過打表機構控制電子秒表啟停，讀取秒表示值Y，并與標準值X1比較，獲得示值誤差X2。

2、數學模型

Y=X1+X2

3、不確定度來源分析

1.秒表檢定儀(包括打表機構)的標準不確定度u1包括

檢定儀時基引入標準不確定度u11

打表機構動作誤差引入標準不確定度u12

2.偏移量χ2的不確定度u2包括

電子秒表讀數重復性u21

數字示值分辨力引入不確定度u22

4、標準不確定度的評定

1.檢定儀時基頻率準確度引入的標準不確定度u11

時基頻率準確度引入的不確定度按照B類評定方法獲得，根據本標準器的上級檢定機構出具的檢定證書，可知檢定儀晶振頻率準確度5×10-7。假定頻率誤差在其允許區間內服從均勻分布，輸出時段為86400s時，其不確定度為：

2.打表機構動作誤差引入標準不確定度u12

3.被檢電子秒表讀數重復性u21

將電子秒表安裝在夾具上，秒表檢定儀輸出時間間隔10s，對電子秒表進行十次測量，得到數據下個數據為：10.00s，10.00s，10.00s，10.00s，10.00s，10.00s，10.00s，10.00s，10.01s，10.00s。

由此得出單次測量的實驗標準偏差S=3.16ms,由于秒表檢定時的測量結果是由單次測量得到的，所以電子秒表的重復性為單次測量的實驗標準偏差表示，所以：u21=s=3.16ms

4.數字示值分辨力引入不確定度u22

由于被檢電子秒表的分辨力0.01s，屬于均勻分布，由此可知

當由重復性所引入的不確定分量大于被測儀器的分辨力所引入的不確定度分量時，此時重復性已經包含分辨力對測得值的影響，故不應該再考慮分辨力所引入的不確定度分量。

由于u21>u22,所以不再考慮分辨力引入的不確定度分量。

5、不確定度分量一覽表

不確定度來源靈敏系數不確定度分量時基頻率準確度引入的標準不確定度分量u11125ms打表機構動作誤差引入的不確定度分量u1211.73ms重復性引入的不確定度分量u2113.16ms

6、各分量互不相關,故合成標準不確定度：

7、擴展不確定度的評定

取包含因子k=2，擴展不確定度為：

U=k×uc=2×25.26ms=50.52ms k=2

四、總結

在評定電子秒表測量誤差的不確定度時應充分考慮各種因素，并對其進行必要的驗證，定期進行復查，這樣有利于控制檢定或校準結果的質量和提高實驗室的綜合能力。

[1]國家質量檢驗檢疫局.測量不確定度評定與表示(JJF 1059.1-2012).北京：中國計量出版社.2012

[2]國家質量檢驗檢疫局.秒表檢定規程(JJG237-2010).北京：中國計量出版社.2010