石英电子秒表校准方法及测量结果的不确定度评定

　　0　引言

　　秒表是显示时间间隔量值的仪表,分为指针式显示和数字显示两种。石英电子秒表按其工作原理及测量结果的显示方式,属于数字式时间间隔测量仪系列。但由于其测量方式的特殊性和单一性,JJG238-1995《数字式时间间隔测量仪》国家计量检定规程附录3明确定义了石英电子秒表的检定。本文根据国家计量技术规范JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》的要求,对石英电子秒表测量结果的不确定度进行分析评定。

　　1　校准方法

　　在对外观及工作正常性检查(应无影响被校准表处于适用状态的因素存在)后,进行日差的校准(即用快速的瞬时日差仪进行校准),然后进行时间间隔测量误差的校准,按如图1所示连接仪器:设定时间间隔发生器时间间隔分别为1s, 10s, 60s,测量3次取平均值为测量值(1h测量2次取平均值)。

　　2　不确定度的分析

　　2. 1　石英电子秒表测量方法及模型建立

　　石英电子秒表的校准采用直接测量法。日差检定仪用于测量石英电子秒表的瞬时日差,时间间隔发生器用于校准被校石英电子秒表时间间隔的测量误差,即用被校石英电子秒表对输出的标准时间间隔进行计时,从而得出秒表测量误差。其数学模型为:

　　Δ=y-x

　　式中,y为被校准的石英秒表示值;x为标准时间间隔发生器的给定值;Δ为基本误差。

　　2. 2　不确定度来源

　　由于采用直接测量法,故其主要测量不确定度来源有:被校准的石英秒表重复性测量误差引入的不确定度分量;标准仪器本身示值误差引入的不确定度分量;温湿度变化引起的不确定度(因恒温恒湿测量故可忽略不计);电源波动引起的不确定度(因采用稳压供电故可忽略不计)。

　　2. 3　不确定度分析

　　石英秒表的校准包括时间间隔测量和瞬时日差两项,下面分别对其进行不确定分析。

　　2. 3. 1　时间间隔测量不确定度分析

　　2. 3. 1. 1　A类不确定度评定

　　测量重复性引入的不确定度分量(uc1)属A类评定。在重复性条件下,时间间隔发生器输出60s时间间隔,对一型号为HS-10的被校石英电子秒表进行10次重复测量。

　　式中,s为单次测量标准差;xi为每次测量值;n为重复测量次数;为测量平均值。

　　将表中数据代入上述公式,求得时间间隔测量的A类不确定度:

　　2. 3. 1. 2　B类不确定度评定

　　标准仪器本身示值误差引入的不确定度分量uc2,误差时间间隔发生器误差限量为: (2×10-7×T+0. 003)sT为输出标准时间间隔,采用均匀分布处理,标准不确定度为: