播種機排種量測量結果不確定度評定和分析

陳 壯

（山西省農業機械發展中心，山西 太原 030002）

在農業機械鑒定中，為保證結果的準確性，需要考慮不確定度的影響。不確定度可定義為“利用可獲得的信息，表征賦予被測量值分散性的非負參數[1]”。而在1993年ISO等7個國際組織聯合發布《測量不確定度表示指南》（《Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement》，簡稱《GUM》）中的定義是“表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結果相聯系的參數”。不確定度的大小體現檢測質量的高低，不確定度越大，檢測質量越低，不確定度越小，檢測質量越高。用不確定度表征播種機排量測量結果具有重要意義，隨著《測量不確定度表示指南》的頒布與實施，用測量不確定度來表征測量結果的精度已逐漸成為學術界的廣泛共識。

1 試驗方法

按照大綱DG/T 007-2019《播種機》5.3.3.3中要求，進行性能試驗前，應按GB/T 9478—2005中5.4.9要求將樣機的排種（肥）量調整至符合大綱中表5要求[2]。

試驗時按相當于播種機行進長度50 m折算成驅動輪圈數來轉動驅動輪，分別接取不少于6個排種（肥）器排出的種子（肥料）并稱其質量，稱量精度0.5 g，重復5次，求平均值[3]。

2 數學模型

參考該指南（GUM），中國實施了最新的GB/T 9478—2005《測量不確定度評定和表示》國家標準。根據GB/T 9478—2005，在所有輸入量相互獨立的情況下，合成標準不確定度計算公式為[1]：

式中：u c(y)為測量結果y的合成標準不確定度，即由播種機排量測量結果的不確定度測量模型中各輸入量的標準不確定度合成得到的輸出量的標準不確定度；f為測量模型函數；u(x i)為輸入量的標準不確定度。

試驗時，如果排種(排肥)傳動動力由播種機驅動輪帶動時，驅動輪圈數分別按式（2）計算，播量按式（3）計算。

兩公式合并可得：

式中：m為排種器個數是常量，q為各次總排量的平均值，a為平均行距，可認為這兩者之間相互獨立。

由合成標準不確定度計算公式可推得：

式中，u c(Q)表示播種機排種量合成標準不確定度,u(q)表示各次總排量的平均值引入的不確定度，u(a)表示平均行距引入的不確定度。

3 標準不確定度的評定

標準不確定度分為A類評定和B類評定，A類評定是對在規定測量條件下測得的量值用統計分析的方法進行的測量不確定度分量的評定；B類評定是用不同于測量不確定度A類評定的方法對測量不確定度分量進行的評定，可以參考權威機構發布的量值、有證參考物質的量值、校準證書、經檢定的測量儀器的準確度等級等[1]。

3.1 不確定度來源分析

標準不確定度評定從公式（5）可知影響播種量不確定度的有2個因素q和a，因此，分析不確定度主要來源有。

3.1.1 各次總排量的平均值引入的不確定度

重復性測量引入的標準不確定度；電子天平分辨力引入的不確定度；電子天平最大允許誤差引入的不確定度。

3.1.2 平均行距a引起的不確定度

重復性測量引入的標準不確定度；鋼卷尺分辨力引入的不確定度；鋼卷尺最大允許誤差引入的不確定度。

3.2 各次總排量的平均值q引入的不確定度

3.2.1 重復性測量引入的標準不確定度u(q1)

試驗要求連續測量5次，通過連續測量得到測量列，采用A類方法進行評定，由貝塞爾公式可知

式中：qi為每次測得的總排量；S為標準方差。

3.2.2 電子天平引入的不確定度

排種量需要用電子天平來測量，應考慮天平引入的不確定度。

（1）電子天平分辨力引入的不確定度u(q2)

電子天平是數字式衡量儀器，認為其服從均勻分布，則包含因子k1為，d為電子天平分辨力，公式為：

（2）電子天平最大允許誤差引入的不確定度u(q3)

可查計量檢定證書得到電子天平最大允許誤差Δ1，假設其服從正態分部，k2為3，公式為：

3個因素相互獨立，則合成標準不確定度u(q)為：

秦箜，原名段華妮，出生于1991年7月，現供職于一家國企，工作之余，仍堅持著最初的文字夢想。寫平凡人的故事，寫眼前的景色，寫各種各樣的人生，只希望這一個個故事，可以帶給看到的人一些感悟，一些思考。已在本刊發表《茉莉》《我是母親的秘密》《第八雙高跟鞋》等作品。

3.3 平均行距a引起的不確定度

3.3.1 重復性引入的標準不確定度u(a1)

平均行距可通過多次測量通過連續測量得到測量列，采用A類方法進行評定，由貝塞爾公式可知

式中：a1為每次驅動輪直徑；S為標準方差。

4.3.2 鋼卷尺引入的不確定度

驅動輪直徑需要用鋼卷尺來測量，應考慮鋼卷尺引入的不確定度

（1）鋼卷尺分辨力引入的不確定度u(a2)

鋼卷尺分辨力為d2，認為其服從均勻分布，則包含因子k3為公式為：

（2）鋼卷尺最大允許誤差引入的不確定度u(a3)

可查計量檢定證書得到鋼卷尺最大允許誤差Δ2，假設其服從正態分部，k4為3，公式為：

3個因素相互獨立，則合成標準不確定度u(a)為：

3.4 播種機排種量測量不確定度公式

求偏導可得播種機排種量測量不確定度公式為：

式中，u c(Q)表示播種機排種量合成標準不確定度，a為平均行距，m為排種器個數是常量，q為各次總排量的平均值，u(q)表示各次總排量的平均值引入的不確定度，u(a)表示平均行距引入的不確定度。