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秒表测量误差测量不确定度的评估

6.6 秒表测量误差测量不确定度的评估 6.6.1 概述
6.6.1.1测量依据:JJG237-2010《秒表检定规程》
6.6.1.2 计量标准:主要计量标准为时间检定仪,时间间隔测量范围(1~99999)s 。

表1 实验室的计量标准器和配套设备
6.6.1.3被校对象:
表2 被校准的机械秒表和电子秒表的分类
6.6.1.4 测量方法:
6.6.1.4.1 机械秒表测量误差的测量方法:按被校机械秒表的秒度盘和分度盘的满刻度值两个校准点进行校准,对每一被校准测量点测量3次,按下式(1)计算每次的测量误差,按(2)式取其中误差最大的作为校准结果。

0T T T i i -=∆ (1)
{}Max i T T ∆=∆ (2)
式中: i T —— 每次的测量值;
0T —— 时间检定仪给出的标准值; i T ∆—— 每次测量得到的测量误差; T ∆—— 校准结果给出的测量误差。

6.6.1.4.2 电子秒表测量误差的测量方法:对电子秒表的测量误差选择10s 、10min 、1h 三个校准点进行校准,对10s 、10min 两个受校点测量3次,1h 受校点测量2次,按下式(1)计算每次的测量误差,按(2)式取其中误差最大的作为校准结果。

6.6.1.5环境条件
1) 环境温度:(20±5)℃,校准过程中温度变化不超过2℃;相对湿度(65±15)%; 2) 周围无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动; 3) 电源电压在额定电压的±10%,50Hz 。

6.6.2数学模型
{}Max i T T T 0-=∆ (3)
式中: T ∆ —— 机械秒表、电子秒表走时示值测量误差; i T —— 被校机械秒表、电子秒表每次走时测量值; 0T —— 时间检定仪给出的标准时间间隔值。

i —— 测量次数, 一般为3次, 当电子秒表测量1h 点时, 为2次。

6.6.3不确定度传播率
)()()(02
222212T u c T u c T u i c +=∆
式中,灵敏系数1/1=∂∆∂=i T T c ,1/02=∂∆∂=T T c 。

6.6.4机械秒表、电子秒表测量误差标准不确定度的评定
6.6.4.1 输入量T 0的标准不确定度
标准设备时间检定仪标准装置的扩展不确定度为U 0=1.55×10-6×T+0.0092s, k =2 则将校准点3s ,对应的标准时间T 0的扩展不确定度为
U 0=1.55×10-6×3s+0.0092s=0.0092s ,k=2 ;则该标准引起的标准不确定度
分量为:s s
k U T u 0046.02
0092.0)(00==
=。

6.6.4.2 输入量T i 的标准不确定度
以被校机械秒表、分辨力0.01s 、校准点3s 为例 1)示值重复性引起的不确定度:校准3s 测量点,共进行3次的重复测量,极差为0.005s, 则单次测量的重复性为: s s s
d R T s n i 0030.000295.0693
.1005.0)(≈===。

因测量误差为取最大的单次测量误差, 则A 类标准不确定度分量为单次测量的重复性为:s T s T u i i 0030.0)()(1==。

2)读数误差引起的不确定度:
由被校准机械秒表的分辨力引起的,采用B 类标准不确定度评定。

已知分辨力为0.01s ,则不确定度区间半宽度为0.005s ,按均分布计算,
s s
T u i 00289.03
005.0)(2==
由于重复性分量包含了人员读数引入的不确定度分量,为避免重复计算,只计算最大影响量)(1i T u ,舍弃)(2i T u 。

6.6.5合成标准不确定度
6.6.5.1主要标准不确定度汇总表3
6.6.5.2合成标准不确定度计算
以上各项标准不确定度分量互不相关的,所以合成标准不确定度为:
00003016
.0)0046.0()0030.0()()()(2202
2212212=+=+=∆s s T u c T u c T u i c s T u c 00549.0)(=∆
6.6.5.3扩展不确定度计算
因主要分量中0T 和1i T 可视为正态分布, ,时,可取2%95==k P 则
s T ku U c 011.000549.02=⨯=∆=)
( 6.6.6 对使用时间检定仪对机械秒表、电子秒表测量误差的测量不确定度的评估 6.6.6.1 根据JJG237-2010《秒表检定规程》的规定, 0.01s 分辨力的机械秒表常规校准应按表2的测量点进行校准, 即校准3s 、2min 两个点,其测量不确定度见下表4
)(1i T u 、读数误差引起的不确定度分量)(2i T u 将发生变化,而标准时间检定仪随校准点时间
间隔的不同而变化。

因此,当校准分辨力为0.02s 、0.1s 、0.2s 的机械秒表时,测量不确定度为: 表5
1) 虽然0.01分辨力的机械秒表是使用时间检定仪可校准的最佳被校机械秒表,测量范围不能全覆盖, 因此,需要对应不同的机械秒表的测量范围进行分段表示。

机械秒表的CMC为:
测量范围(1~120)s,U=0.011s。

测量范围(>120~1800)s,U=0.016~0.061s。

测量范围(>1800~3600)s,U=0.12s。

2)电子秒表的的CMC为:测量范围是(1~3600)s,U=(0.011~0.024)s。

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