磁力式磁強計的測量不確定度評定

魏天舒

【摘要】 本文介紹了磁力式磁強計磁感應強度示值誤差校準不確定度的評定方法與評定實例，為評定磁力式磁強計的測量不確定度提供參考。

【關鍵詞】 磁力式磁強計;示值誤差;不確定度

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2019.01.005

Abstract： This paper introduces the evaluation method of uncertainty in indication error of magnetic induction of magnetometer based magnetic force and introduces the evaluation example. It provides the reference for assessing the uncertainty of magnetometer based magnetic force.

Key words： magnetometer based magnetic force;indication error;uncertainty

磁力式磁強計是測量磁感應強度的儀器，其利用磁力法的原理，通過儀器內置磁極連接的指針指示被測磁場的磁感應強度。磁力式磁強計常用于工業、農業、交通運輸、衛生醫療等領域的磁檢測和無損探傷檢測。本文對JCZ-10型磁力式磁強計開展不確定度評定，給出了具體的評定過程。

1 測量原理

1.1 測量依據

JJF 1656-2017《磁力式磁強計校準規范》。

1.2 測量設備

磁強計校驗裝置由直流電流源與磁場線圈組成，校驗裝置的最大允許誤差為±1%。

1.3 環境條件

環境溫度：（20±5） ℃;相對濕度：不大于80%;供電電源：電壓（220±22） V，頻率（50±1） Hz。

1.4 校準方法

JCZ-10型磁力式磁強計的量程從負（S）至正（N）方向上示值范圍為-1 mT～1 mT。根據規范要求在磁力式磁強計的正負雙方向上分別均勻選取不少于5個點，以及0點上測量磁場強度。將磁力式磁強計置于磁強計校驗裝置中磁場線圈的中心位置，待磁場系統和磁力式磁強計指針穩定后開始測量。由于地磁場會對磁力式磁強計的測量結果有影響，為減小影響應保證磁力式磁強計在測量時保持在東西方向測量。

2 測量模型及不確定度傳播率

2.1 測量模型

2.2 不確定度傳播率

因測量模型中各輸入量相互獨立，故不確定度傳播率為：

3 標準不確定度的評定

3.1 被校磁力式磁強計引入的標準不確定度

3.1.1 被校磁力式磁強計分辨力引入的標準不確定度

被校磁力式磁強計分辨力引入的標準不確定度用B類標準不確定度評定。被校磁力式磁強計的最小分度值為0.1 mT，分辨力為0.05 mT。按均勻分布計算，取包含因子[k=3]，分辨力引入的不確定度為：

3.1.2 被校磁力式磁強計重復性引入的標準不確定度

被校磁力式磁強計重復性引入的標準不確定度用A類標準不確定度評定。以1 mT為例，獨立重復測量10次，測量數據見表1。

由于被校磁力式磁強計分辨力引入的標準不確定度遠大于被校磁力式磁強計重復性引入的標準不確定度，為了避免重復計算，只取被校磁力式磁強計分辨力引入的標準不確定度作為被校設備引入的不確定度。

3.2 磁力式磁強計校準裝置引入的標準不確定度

磁力式磁強計校準裝置引入的標準不確定度用B類標準不確定度評定。由于磁強計校驗裝置的最大允許誤差為±1%，按均勻分布計算，取包含因子[k=3]，磁力式磁強計校準裝置引入的不確定度為：

4 標準不確定度匯總表（見表2）

5 合成標準不確定度的評定

以上各項標準不確定度分量相互獨立，所以合成標準不確定度為：

6 擴展不確定度的評定

取包含因子[k=2]，擴展不確定度為：

7 結語

本文詳細給出了測量不確定度的評定過程，滿足JJF 1656-2017《磁力式磁強計校準規范》的要求，為磁力式磁強計的不確定度評定提供借鑒。

【參考文獻】

[1] 倪育才.實用測量不確定度評定（第5版）[M].北京：中國質檢出版社，2016.

[2] 磁力式磁強計校準規范：JJF 1656-2017[S].

[3] 測量不確定度評定與表示：JJF 1059.1-2012[S].

[4] 徐昱，李慶先.磁強計檢定裝置及校準[J].計量技術，2016（2）：48-51.