(宿遷市計(jì)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(jì)量測試所江蘇宿遷223800)

本文詳細(xì)敘述了用秒表檢定儀檢定秒表時(shí)，測量結(jié)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(gè)主要來源，通過一組實(shí)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(biāo)準(zhǔn)裝置；不確定度評定

一、引言

電子秒表是時(shí)間計(jì)量專業(yè)常用的計(jì)量器具，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，與人們的日常生活密不可分。電子秒表使用過程中的準(zhǔn)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(shí)，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(jìn)行檢定。秒表檢定儀是以石英振蕩器作為時(shí)間基準(zhǔn)，通過分頻和各種數(shù)字電路，產(chǎn)生一定范圍的時(shí)間間隔作為標(biāo)準(zhǔn)源用來檢定機(jī)械秒表、電子秒表等多種計(jì)時(shí)器的多功能、綜合性的時(shí)間檢定自動(dòng)測試裝置。

檢定時(shí)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(guān)及時(shí)間間隔設(shè)置按鍵輸出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間間隔信號，通過打表機(jī)構(gòu)控制秒表的啟停，讀取秒表的示值，然后與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間間隔相比較，計(jì)算出秒表的計(jì)時(shí)誤差。

三、測量不確定度的評定

1、概述

1.測量依據(jù)：JG237-2010《秒表檢定規(guī)程》

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

3.環(huán)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(biāo)準(zhǔn)時(shí)間間隔信號，通過打表機(jī)構(gòu)控制電子秒表啟停，讀取秒表示值Y，并與標(biāo)準(zhǔn)值X1比較，獲得示值誤差X2。

2、數(shù)學(xué)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(jī)構(gòu))的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1包括

檢定儀時(shí)基引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度u11

打表機(jī)構(gòu)動(dòng)作誤差引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度u12

2.偏移量χ2的不確定度u2包括

電子秒表讀數(shù)重復(fù)性u21

數(shù)字示值分辨力引入不確定度u22

4、標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

1.檢定儀時(shí)基頻率準(zhǔn)確度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u11

時(shí)基頻率準(zhǔn)確度引入的不確定度按照B類評定方法獲得，根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)器的上級檢定機(jī)構(gòu)出具的檢定證書，可知檢定儀晶振頻率準(zhǔn)確度5×10-7。假定頻率誤差在其允許區(qū)間內(nèi)服從均勻分布，輸出時(shí)段為86400s時(shí)，其不確定度為：

2.打表機(jī)構(gòu)動(dòng)作誤差引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度u12

3.被檢電子秒表讀數(shù)重復(fù)性u21

將電子秒表安裝在夾具上，秒表檢定儀輸出時(shí)間間隔10s，對電子秒表進(jìn)行十次測量，得到數(shù)據(jù)下個(gè)數(shù)據(jù)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(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差S=3.16ms,由于秒表檢定時(shí)的測量結(jié)果是由單次測量得到的，所以電子秒表的重復(fù)性為單次測量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，所以：u21=s=3.16ms

4.數(shù)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(dāng)由重復(fù)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(shí)，此時(shí)重復(fù)性已經(jīng)包含分辨力對測得值的影響，故不應(yīng)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(shù)不確定度分量時(shí)基頻率準(zhǔn)確度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u11125ms打表機(jī)構(gòu)動(dòng)作誤差引入的不確定度分量u1211.73ms重復(fù)性引入的不確定度分量u2113.16ms

6、各分量互不相關(guān),故合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

7、擴(kuò)展不確定度的評定

取包含因子k=2，擴(kuò)展不確定度為：

U=k×uc=2×25.26ms=50.52ms k=2

四、總結(jié)

在評定電子秒表測量誤差的不確定度時(shí)應(yīng)充分考慮各種因素，并對其進(jìn)行必要的驗(yàn)證，定期進(jìn)行復(fù)查，這樣有利于控制檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的質(zhì)量和提高實(shí)驗(yàn)室的綜合能力。

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

[2]國家質(zhì)量檢驗(yàn)檢疫局.秒表檢定規(guī)程(JJG237-2010).北京：中國計(jì)量出版社.2010