标准信号输入数显仪表示值不确定度的研究

    1 概述

    1 . 1 测量依据

    JJG 617─1996《数字温度指示调节仪检定规程》,按输入基准法进行测量。

    1 . 2 测量标准

    Fluke过程仪表认证校准器 ,当它作为测量的标准信号源使用时,主要技术指标如表1所示。

    1 . 3 被测对象

    数字显示仪表(以下简称仪表),根据其配接的输入信号的种类,可以用于温度、压力、流量、成分等物理参数的测量,测量范围可以有多种。仪表的准确度等级一般有0.1级、0.2级、0.3级、0.5级和 1.0级。

    本次分析评定的被测对象为:输入信号为(0～20)mA标准直流电流信号的数字显示温度仪表,测量范围为(0～200)℃,分辨力为0.1℃。

    1 . 4 测量过程

    按JJG 617─1996中“输入基准法”进行校准,在测量范围内选择5个测量点,分别为0℃、50℃、100℃、150℃、200℃。以上下行程作二个循环的测量,以其平均值计算示值误差,作为测量结果。

    2 数学模型

    式中:Δ t ──仪表的示值误差 ,℃ ;

    t d──仪表的显示值 ,℃;

    t s──标准器输出值 ,℃。

    3 输入量的标准不确定度评定

    3 . 1 输入量t_d的标准不确定度u(t_d) 的评定

    输入量t_d的标准不确定度的主要来源为仪表示值的测量重复性和仪表显示值的分辨力。

    3.1.1 测量重复性导致的标准不确定度u (t_d1)

    u (t_d1)可以用“示值基准法”在同一转换点上通过连续测量得到的测量列,采用A类方法进行评定。

    选取一台输入信号为(4～20)mA的仪表,在180℃点上测量仪表示值由179.9℃转换到180.0℃的值,得到测量列:180.2℃、180.2℃、180.2℃、180.2℃、180.2℃、180.2℃、180.2℃、180.2℃、180.2℃、180.2℃

    平均值为 =_dt 180.2℃ ,则单次实验标准偏差为:

    任选5台相同输入信号和规格的仪表,分别在量程的10%、50%、90%附近进行重复性条件下的连续10次测量,共得到15组测量列。每组测量列分别按上述方法计算,得到单次实验标准偏差如表2所示。

    则合并样本标准偏差为:

    实际测量情况是在重复性条件下连续测量4次(上下行程各一次,作为一个循环,进行2个循环的测量),以4次测量的平均值作为测量结果,则可得到:

    3.1.2 仪表分辨力导致的标准不确定度u (t_d2)

    u (t_d2)可以采用B类方法进行评定。由仪表分辨力导致的示值误差区间半宽为仪表显示分辨力值的1/2。其分布为矩形分布,则包含因子k =,因此