在實驗室認可過程中最為重要的環節之一是各種專業不確定度的評定工作。一切測量結果都不可避免地具有不確定度,而不確定度是一個全新的概念,測量不確定度是表征被測量的真值所處量值范圍的評定。測量不確定度可以包括許多分量,按其數值的評定方法可以歸并成兩類: A類分量可根據測量列結果的統計分布進行估計,并可用實驗標準差表征; B類分量根據經驗或其他信息進行估計,并可用假設存在的近似的“標準偏差”表征。A類分量與B類分量可用通常合成方差的方法合成,所得的“標準偏差”稱為合成標準不確定度。合成標準不確定度按輸出量Y的估計值y給出的符號為uc(y), y通常采用量的符號。合成標準不確定度確定后,將其乘以給定概率P的包含因子kP,從而得到擴展不確定度UP=kPuc(y)。可以期望在y-UP至y+UP的區間內,以概率P包含了測量結果的可能值。kP與y的分布有關,當可以按中心極限定理估計接近正態分布時,kP采用t分布臨界值(或簡稱t值)。kP=tP(νeff),一般采用的P值為99%和95%。多數情況下,采用P=95%。由于不確定度使測量結果中存在無法修正的部分,它反映了被測量值的真值不能肯定的誤差范圍的一種評定。數字溫度指示調節儀表(配熱電偶)示值誤差的測量結果不確定度評定規范從易于理解、便于操作、利于過渡出發,對校準實驗室溫度專業各種量程0·5級及以下儀表測量結果的不確定度評定均具有適用性。
(1)概述
1)測量依據: JJG 617—1996《數字溫度指示調節儀》檢定規程,按“輸入基準法”進行測量。
2)測量環境:溫度(20±5)℃;相對濕度45% ~75%。
3)測量標準:直流電位差計,型號UJ33a,準確度等級0·05級。
4)被測對象:測量范圍從-200℃~+1800℃,配以不同類型熱電偶的數字溫度指示調節儀表。
5)測量過程:依據JJG 617中“輸入基準法”進行測量,測量結果以多次正反循環的算術平均值計算示值誤差。
(2)數學模型
(3)輸入量的標準不確定度評定
1)輸入量的標準不確定度u (td)的評定
u (td)的不確定度來源主要為儀表的測量重復性和分辨力。
a)測量重復性導致的標準不確定度u (td1)
在各測量點進行重復循環測量,測量次數可由客戶提出要求,一般n≥6。
測量結果以算術平均值給出,采用A類方法進行評定。
b)儀表分辨力導致的標準不確定度u (td2)
u (td2)采用B類方法進行評定,由儀表的分辨力b導致的示值誤差區間半寬為,按均勻分布考慮,包含因子。
2)輸入量ts的標準不確定度u (ts)的評定
u (ts)來源于直流電位差計UJ33a的輸出誤差,因環境溫度引入的不確定度可以忽略不計。
用直流電位差計UJ33a作為標準器時,標準不確定度u (ts)可以采用B類方法進行評定,按均勻分布考慮,包含因子,則
式中 Δ為直流電位差計UJ33a的基本誤差,Δ=0·05% ,其中Ux為測量點的溫度所對應的標稱電勢值,Un為直流電位差計UJ33a的基準值;S(被)為被測儀表在測量點的微分電勢值。
3)輸入量e的標準不確定度u (e)的評定
輸入量e的不確定度的主要來源為補償導線修正值和冰瓶導致的不確定度。
a)補償導線導致的標準不確定度u (e1)
u (e1)用B類方法進行評定,按均勻分布考慮。
b)冰瓶導致的標準不確定度u (e2)
u (e2)用B類方法進行評定,按均勻分布考慮。
c)輸入量e的標準不確定度u (e)的計算
由于e1和e2彼此相互獨立,因此
(4)合成標準不確定度的評定
1)靈敏系數
2)合成標準不確定度的計算
輸入量td、ts及e相互之間彼此獨立,所以合成標準不確定度為
(5)擴展不確定度的評定
取k=2,擴展不確定度U=kuc(Δt), U值最多取兩位有效數字。
(6)測量不確定度的報告與表示
給出測量結果的同時給出U和k。