張 維，黃清治，韓書(shū)新，逄淑蕾

（黑龍江省大氣探測(cè)技術(shù)保障中心，哈爾濱 150030）

傳統(tǒng)的誤差評(píng)定由于其邏輯概念上的混亂及評(píng)定方法的不統(tǒng)一，進(jìn)而引發(fā)出了測(cè)量結(jié)果不確定度的評(píng)定。測(cè)量不確定度評(píng)定方法及不確定度報(bào)告的表示方式都有明確的規(guī)定，使不同的國(guó)家和地區(qū)，以及不同的測(cè)量領(lǐng)域在表示測(cè)量結(jié)果極其不確定度時(shí)，具有相同的含義。

370數(shù)字氣壓儀（以下簡(jiǎn)稱(chēng)370）是國(guó)家局下發(fā)的省級(jí)大氣壓力計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器，靈敏度好、普及率高、操作簡(jiǎn)單方便，可以適用于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)檢定及自動(dòng)站現(xiàn)場(chǎng)檢定工作。作為省級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，370的檢定結(jié)果可信度影響量值溯源的結(jié)果及省級(jí)氣象計(jì)量站的標(biāo)準(zhǔn)考核工作。

1 概述

1.1 測(cè)量原理

用已經(jīng)過(guò)量值溯源的大氣壓力標(biāo)準(zhǔn)器——745數(shù)字氣壓計(jì)，使用氣壓檢定裝置在不同壓力點(diǎn)下對(duì)370的測(cè)值進(jìn)行比較。

1.2 測(cè)量方法

370主要用來(lái)檢定自動(dòng)氣象站大氣壓力傳感器。本次檢定依據(jù)JJG875-2005《數(shù)字壓力計(jì)檢定規(guī)程》及參照J(rèn)JG（氣象）001-2011自動(dòng)氣象站氣壓傳感器檢定規(guī)程。

1.3 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器

745數(shù)字氣壓計(jì)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)745），最大允許誤差：0.08hPa。

1.4 環(huán)境條件

溫度：（18～22）℃；

濕度：≤85%RH。

2 建立相關(guān)數(shù)學(xué)模型

根據(jù)測(cè)量方法，建立如下數(shù)學(xué)模型：

其中：

3 確定各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

JJF1015-1999《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》中根據(jù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定方法的不同，規(guī)定了測(cè)量不確定度分析包括A類(lèi)評(píng)定及B類(lèi)評(píng)定。

A類(lèi)評(píng)定為370測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性；B類(lèi)不確定度包含745測(cè)量不確定度，量值溯源的不確定度，計(jì)算機(jī)處理帶來(lái)的不確定度。

3.1 測(cè)量不確定度的A類(lèi)評(píng)定

370的測(cè)量范圍是（500～1 100）hPa，為了提高測(cè)量結(jié)果不確定度的準(zhǔn)確性，每隔50hPa選m個(gè)點(diǎn)，每點(diǎn)進(jìn)行n次測(cè)量(n≥5)，結(jié)果按貝塞爾公式（2）計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差 ：

其中：

根據(jù)公式（2）計(jì)算370在各壓力點(diǎn)上的標(biāo)準(zhǔn)偏差，數(shù)值準(zhǔn)確到千分位。結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 370在各檢定點(diǎn)上的標(biāo)準(zhǔn)偏差（hPa）

由于是多點(diǎn)檢定法，即有m個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)均進(jìn)行n次檢定(n≥5)，單獨(dú)一個(gè)點(diǎn)不能代表其他檢定點(diǎn),因此多個(gè)檢定點(diǎn)檢定結(jié)果的A類(lèi)不確定度用合并樣本的標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)表達(dá)更加科學(xué)、準(zhǔn)確、合理。表達(dá)式如式（3）所示：

根據(jù)公式（3）計(jì)算合并樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差為370的A類(lèi)不確定度ua：

3.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類(lèi)評(píng)定

3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度B類(lèi)評(píng)定分量的確定

370的B類(lèi)不確定度評(píng)定主要從標(biāo)準(zhǔn)器修正值、370測(cè)量的不確定度、檢定設(shè)備的波動(dòng)度和均勻度等方面考慮。其不確定度分量 表達(dá)式如式（4）所示：

其中：

3.2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)器745的不確定度uB1

標(biāo)準(zhǔn)器745最大允許誤差為0.08hPa，其給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)的不確定度服從均勻分布，取包含因子=1.732，由式（4）得：

3.2.1.2 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理帶來(lái)的修約誤差

本次檢定中計(jì)算處理時(shí)保留2位小數(shù)，修約誤差最大為0.005hPa，數(shù)據(jù)修約對(duì)各點(diǎn)的影響呈均勻分布，取包含因子k=1.732，由式（4）得：

3.2.2 B類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB合

在進(jìn)行B類(lèi)不確定度的評(píng)定時(shí)，只有各分量彼此互相獨(dú)立即不相關(guān)時(shí)，才可以進(jìn)行B類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不確定度的合成，表達(dá)式如式（5）所示：

根據(jù)式（5）得

uB合=0.046hPa。

3.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度（A類(lèi)和B類(lèi)）

表達(dá)式如式（6）所示：

根據(jù)式（6）得：

uc=0.046hPa。

3.4 確定擴(kuò)展不確定度U

擴(kuò)展不確定度為合成不確定度與包含因子的乘積，表達(dá)式如式（7）所示：

一般的擴(kuò)展不確定度服從正態(tài)分布，取包含因子k=2，結(jié)果保留2位小數(shù)，根據(jù)式（7）得：

4 結(jié)論

370 的不確定度為U=0.09hPa（k=2）。

［1］ JJF1059.1-2012測(cè)量不確定度評(píng)定與表示［S］.國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，2013.

［2］ 張建敏，羅昶，呂文華.氣象計(jì)量測(cè)量指南［M］.北京：中國(guó)質(zhì)檢出版社，2011:18-19，126.

［3］ 李偉，賀曉雷，齊久成.氣象儀器及測(cè)試技術(shù)［M］.北京：氣象出版社，2010:177-179.

［5］ 張虎，胡蒼龍，李曉紅.745數(shù)字氣壓計(jì)測(cè)量結(jié)果不確定度的評(píng)定［J］.計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2012,39（1）：54-57.