秒表的不确定度评估

Miao表校准的测量不确定度评定

Evaluation of Uncertainty Measurement of Stopwatch Calibration

Zhai要：通过对时间量值溯源传递系统传递检索,,从影响量值传递准确性、稳定性、不确定Du各分量进行归纳分析和验证,，探讨了测量Bu确定度的来源，介绍时间检定仪校准秒表时，测量不确定度分析和评定过程

Abstract：The transmission chain of standard time wrench transmission retrieval is searched．and the effects on accuracy,stability and uncertainty of wrench values are coneluded and analyzed, Some error sources of .stopwatch calibration evaluation are discussed;The uncertainty of evaluation results of stopwatch calibration by the time interval generator and the courses of analysis and evaluation of uncertainty of stopwatch calibration are described in this paper. 关键词：秒表校准不确定Du分析评定量传

Key words：stopwatch calibration uncertainty analysis evaluation wrench transmission

SJ-3A型时间检定仪是校准电子毫秒表、Dian子秒表、机械秒表、指针式电秒表、数字式Dian秒表等计时仪表的通用计量仪器。其主要功Neng是输出标准的时间间隔信号，控制夹具的机Xie动作启停秒表，满足机械秒表、电子秒表的Xiao准，确保公司生产过程中浇铸、热处理工序、理化分析对时间的掌握。

Ce量是通过实验合理地赋予某量一个或多个量Zhi的过程。在校准测量的过程中，因为测量人Yuan、测量方法、测量程序、测量所使用的仪器She备、测量的环境条件等的不同会产生测量误Cha，所得的被测量值具有分散性。测量不确定Du是表征赋予被测量之值分散性的非负参数，Shi通过对测量过程的分析和评定得出的一个区Jian。是与测量结果相联系的参数，用于表示测Liang结果的可信性。通过测量不确定度可以了解Dao被测量的值在什么范围内，是定量说明测量Jie果的质量的一个参数。在此通过Dui时间间隔量值溯源传递系统传递链的检索，Jie合实际操作分析各环节控制要点，从影响量Zhi传递准确性、稳定性和不确定度各分量进行Gui纳分析和验证，探讨了测量不确定度的来源，对时

Yi据《JJF 1059.1–2012 测Liang不确定度评定与表示》及《JJG237-2010秒表检定规程》要求，时间计量标准(器具)量值逐级传递，传递要求为：上一级Ji量标准器具的不确定度高出下一级至少3倍，时间量值不确定等级要求必须符合量值传递Gui律和要求。如下图：

Tu一秒表校准量值传递溯源框图 1 秒表Xiao准的不确定度评定

Ce量不确定度的来源要根据实际情况进行具体Fen析。分析时除了定义的不确定度外，可从测Liang仪器、测量环境、测量人员、测量方法等方Mian全面考虑，特别要注意对测量结果影响较大De不确定度来源，应尽量做到不遗漏，不重复。

A类不确定度分量的评定，是用对被测量重复Guan测并根据测量数据进行统计分析的方法计算，用试验标准偏差表征。B类不确定度分量评Ding，是用非统计方法计算，用资料、经验、常Shi以及假设的概率分布估计的标准偏差表征。

Zai确定由时间基准复现的量值的合成不确定度uc时，从确定该基准的物理原理出发，参考Ping估过程，利用不确定度评估表及数学模型，Que定各影响量的标准差及灵敏系数，计算出时Jian基准复现的量值合成标准不确定度，在评定He成标准不确定度uc的基础上，采用的扩展Bu确定度评估方法为：取扩展不确定度U =2uc，，即取包含因子k=2，对应的置信Gai率约为95％。

Yi据《JJG237-2010秒表检定规程》对校准环境要求，温度：在（20±5）℃Fan围内任选一点,检定期间温度变化范围不超Guo±2℃，环境湿度：≤80%，在以上条件Jun满足的条件下，由校准环境带来的不确定度Fen量影响可以忽略。 1.1 数学模型

ΔT =Ti-T0

ΔT —秒表测量误差；Ti——每次测量值 T0 —检定仪给出的标准值。根据不确定度传播率, 秒表示值误差合Cheng标准不确定度uc（△T）为

??T222

) u（To） uc2（△T）=（??T) u2（Ti）+（?To?Ti

Ling敏系数C（Ti）=??T=1， C2=

?Ti

??T

=-1， ?To

You此分析秒表校准的测量不确定度来源：

Miao表校准测量重复性引起的标准不确定度分量， A类不确定度分量由被检表分辨Li引起的标准不确定度分量， B类不确定度Fen量

Shi间检定仪输出时间间隔不准引起的标准不确Ding度分量,B类不确定度分量 1.2以电Zi秒表为例，对秒表校准的测量不确定度进Xing评定电子秒表受检点为10s、10min、1h 1.2.1 测量重Fu性引起的标准不确定度分量

Zai标准条件下，依次对电子秒表(10s、10min、1h)做重复性测量，分别取10Ci结果如下：

An照《JJF 1059.1–2012 测Liang不确定度评定与表示》，根据贝塞尔公式计Suan

∑(x

i=1

-x)2

n(n-1)

u1=0.003s (10s) u1 =0.003s (10min) u1 =0.003s (1h)

1.2.2 由被检表分辨力引起的标准不确Ding度分量

Dian子秒表的最小分辨力为0.01s，均匀分Bu，分辨力所引入的不确定度分量： u2 =0.01/（23）=0.0029s

1.2.3 SJ-3A时间检定仪输出时Jian间隔不准引起的标准不确定度分量

SJ-3A时间检定仪输出时间间隔T 分别Wei10s、10min、1h时，时间检定仪Yun差为(2×10-7×T+0.003)s，可知

10s点允差为±0.003002s，分散Qu间半宽值约为0.003s 10min点允差为±0.00312s；Fen散区间半宽值为0.00312s 1h点允差为±0.00372s；Fen散区间半宽值为0.00372s 均匀分Bu， u3=0.003 /=0.0017s (10s)

u3=0.00312/=0.0018s (10min) u3=0.00372/=0.0021s (1h)

1.2.4．标准不确定度分量一览表

1.2.5 合成标准不确定度

Ce量重复性引入不确定度分量比秒表分辨力不Que定度分量大，则

s （10s) uc=u1+u3=0.0035

uc=u1+u3=0.0035s (10min) uc=u1+u3=0.0037s (1h)

1.2.6 扩展不确定度

Quk =2, 秒表检定装置检定电子秒表时De扩展不确定度

U =kuc =2 ×0.0035 =0.007s (10s)

U =kuc =2 ×0.0035 =0.007s (10min) U =kuc =2 ×0.0037 =0.008s (1h) 结Shu语

(1)根据对秒表校准的测量不确定度评定，Miao表检定装置满足《JJG237-2010秒表检定规程》的要求，可开展对机械秒表Ji电子秒表进行校准。

(2)在评定测量不确定度时应充分考虑各种Ying晌因素，并对其进行必要的验证，定期进行Fu核，有

Li于控制校准结果质量和提高校准实验室的综He能力。参考文献

1 《JJF 1059.1–2012 测Liang不确定度评定与表示》

2 《JJG237-2010秒表检定规程》

电子秒表测量结果的不确定度评定

Dian子秒表测量结果的不确定度评定

Zhai要：按照JJG237-2010秒表检定Gui程中的电子秒表的检定方法，进行电子秒表Ce量结果的不确定评定。

Guan键词：测量不确定度电子秒表

Zhong国合格评定国家认可委员会（CNAS）于2011年2月15日发布了CNAS-CL07：2011《测量不确定度的要求》，该Wen件中关于校准实验室测量不确定度的要求等Tong采用了国际实验室认可合作组织（ILAC）ILAC-P14：2010《校准领域测Liang不确定度的政策》（2011年11月1日Shi施）的内容。2011年9月发文要求具备Zi质的实验室需要按照新要求进行核查和整改。本文给出符合秒表检定规程的电子秒表不确Ding评估结果。

1 概述

1.1 测量依据：JJG237-2010 《秒表检定规程》

1.2 测量环境：温度（20±2）℃，湿Du≤80%Rh。周围无影响正常检定的电磁Gan扰和机械振动。

1.3 计量标准：计量标准设备为多用时间Jian定仪，测量范围为（1-99999）s。

1.4 被测对象：型号：J9-2Ⅱ；编号：13012；生产厂家：上海手表五厂。

1.5 测量方法。使用时间检定仪，将被检Miao表放入夹具内，调整夹具上的撞击头与秒表Qi动（停止）按钮的间距，通过夹具内电磁铁De2次动作，给出标准时间间隔。然后参照检Ding规程读被检秒表的示值，给出最后的修正值。

2 数学模型

3 不确定度传播率

4 标准不确定评定

4.1 被检秒表示值重复性引入的标准不确Ding度，属于A类标准不确定度评定。将标准Qi充分预热后进行测量，以10s这个点重复Ce量10次，结果为10.00s，10.00s，10.00s，10.00s，10.00s，4.2 被检秒表读数分辨力引入的Biao准不确定度为，用B类不确定度评定。最小Fen度值为0.01，则不确定度区间半宽度为0.005，按均匀分布计算，

4.3 检定仪给出的10的最大允许误差引Ru的不确定度，用B类不确定评定。最大允许Wu差为 0.003s ，则半区间宽度为0.003 s，按均匀分布计算.

秒表检定的测量不确定度评定

Miao表检定的测量不确定度评定

高志明

)( 山西国防区域计量站 0301 校准Shi验室, 山西太原 030009

Zhai 要: 介绍了用标准时间间隔发生器Jian定秒表时, 测量结果不确定度分析和评定Guo程; 讨论了测量不确定度的几个主要来Yuan; 通过一组实例, 给出了秒表检定不确Ding度的分析和评定结果, 该过程和结论可 Ying用在对于计量标准进行相应指标的不确定度Fen析上, 也可用于估计秒表检定本身的不确Ding度。

Guan键词: 秒表检定; 不确定度分析; 评Ding ( ) 文章编号: 100226061 20040120026203 中图分Lei号: 930. 115; 939 文献Biao识码: TM TB A

Eva lua t ion of Un cer ta in ty of M ea surem en t of Stopwa tch Ca l ibra t ion

2GA O Zh im in g

(). 0301 , 030009, N OC a lib ra t io n L abo ra to r ie s o f M e t ro lo gy o f N a t io na l D efence in Sh anx iT a iyuan C h ina

A b stra c t: T h e u n ce r ta in ty o f eva lu a t io n re su lt s o f s topw a tch ca lib ra t io n b y s tan da rd t im e gen e ra to r an d th e co u r se s o f an a ly s is an d eva lu a t io n o f u n ce r ta in ty o f s topw a tch ca lib ra t io n a re de sc r ib ed in th is

. . p ap e rSom e e r ro r so u rce s o f s topw a tch ca lib ra t io n eva lu a t io n a re d iscu s sedT h ro u gh a g ro up o f ex am 2

, p le s o f exp e r im en tth e an a ly s is an d eva lu a t io n re su lt s o f s topw a tch ca lib ra t io n an d it s u n ce r ta in ty b y u s2

.in g th e m e tho d in th is p ap e r a re p re sen ted

: ; ; Key word ss topw a tch ca lib ra t io nu n ce r ta in ty an a ly s iseva lu a t io n

Ji时器具是时间计量专业常用的计量器具, Ke用 2 数学模型

Lai产生和记录时间信号, 测量时间信号和校Zhun时间信根据测量原量, 被检秒表的示值Biao示如下:

= + Y X ? ()1 号, 其中记Lu和显示时间的秒表不仅在国民经济各部

Shi中: 为被检秒表的示值; 为标准器输出De时间间 Y X 门各领域广泛应用, Er且与人们日常生活密不可分。本

隔; 为被检秒表与标准器输出时间的偏差。? 文将主要讨论和介绍使用标准时间间隔Fa生器检定秒

( ) () 从 1式可见, 秒表检定的Ce量不确定度的 u Y 表时, 其不确Ding度分析和评定过程。 1 标准时间间隔发Sheng器的测量原理 () 主要来源: ?标准Shi间间隔发生器的不确定度 ;u X 时Jian间隔发生器是以石英晶体振荡 Qi 为主振荡 ()?指示值偏移量的Bu确定度。 u ? 器, 通过分频和各Zhong数字电路, 产生一定范围的时间间 () 由 1式可得 2 2 隔, 作为标准源Yong来检定秒表等时间测量仪器。时间间 5Y 5Y 2 2 2 (() ) ()= +()2 u X u c Y u ? 5X 5? 隔范围通常为 1 : 1000 ; 主振器的频率通常为 1Λss

- 7由于上式中分量和彼此不相关, 可得 , 5 和 10 ; 频率准确Du在 1×10: 1×X ? M H zM H z M H z

- 9 5Y 5Y 10范围。利用Biao准时间间隔发生器和秒表夹具构成= 1, = 1 5? 5X 秒表检 2 2 ()() ()() 3 =u X + u ? u c Y 定装置, 检定秒表Zou时准确度。标准时间间隔发生器输

Ce量不确定度的评定3 出标准时间间隔信Hao, 通过打表机构控制秒表的启停,

() 标准时间间隔发生器的不确定度 u X 311 读取秒表的示值, 并与标准值Bi较, 从而确定秒表的走

31111 标准时间间隔发生器时基频率准Que度引入的时误差。

Shu, 可知其频率准确度为 115×10 。设频率误差区间 2 2 2 2 () () () () ()= u X + u X + u X + u X u X 1 2 3 4 为 [ - , + , 假定频率的误差在其允许区间 f ? f f ? f f= 1104 m s, 在输出时间段为 900 s 时, 不确定度内服从均匀分布 4 () u X 4() = = 419×10 ΜX 自由度为 4 为 4 ()u X i - 6 ? 115×10 ×900() ΜXi i= 1 () = = 0178 u X 1 m s3 312 ()指示值偏移Liang的不确定度 u ? 它在变化量区间内Ji算很可靠, 其自由度取为 ()31211 测量的重复性引入的不确定度 u ?1

() ΜX 1 = ?通过重复性实验, 即检定装置在检定条件相同的 31112 标准时间间隔发生器时基频率稳定度引入的情况下, 对一块型号为 21、编号为、读数分 9. 9668SJ N o

()不确定度 u X 2 辨力为 0101 的电子秒表, 输出时段为 10 时Lian续测 s s 时基频率稳定度引入的不确Ding度按照类评定方 B 量 10 次, Shu 据均为 10100 , 根据 Jun 值的标准偏差公s 法获得, 根据本标准器的上级检定单位出具的检定Zheng 式, 可知其不确定度为 () = 0100 1 - 7u ? m s书, 可知在工作条件下其频率稳定度为 610×10。假 () 自由度为 = 9Μ?1 定频率在其允许变化区间内服Cong均匀分布, 在输出 f ()31212 由示值分辨力引入的不确定度 u ?2 - 7 时间段为 900 时, 不确定度为s 610×10 ×900本文测量不确定度评定所选的实验对象为一Kuai电 () = u X 2 = 0131 m s3 子秒表, 分辨力为 0101 , 设为均匀分布, 则不确定度s 它Zai变化量区间内计算很可靠, 其自由度取为为 () ΜX 2 = ? 0101 ( ) = = 2190 u ?2 m s()31113 打表触发时间引入De不确定度 u X 3 2× 3 标准Shi间间隔发生器输出启停控制信号, 信号到 () 自由度为 Μ?2 = ?

31213 合成以上两项作为指示值偏移量De不确定度达打表机构后, 打表机构采取Xiang应的启停动作, 这个过

() u ? 程需要花费一定时间, 对秒Biao检定结果有一定影响, 可

She上述两项分量彼此不相关, 合成后有通Guo实验的方法获得。设定标准时间间隔发生Qi输出

2 2 (的标准时间间隔为 10 , Zai正常而且相同的检定环境 () ) () s= u ?+ u ?= 2190 u ? 1 2 m s

4 () u ? 下对编号为、读数分辨力为 0101 的电子秒 . 9668N os () = ? 自You度为 Μ? =2 4 () u ? i表连续测量 100 次。读数为 10100 的有 95 次, 读数为s ? () Μ? i i= 1 9199 的有 3 次, 读数为 10101 的有 2 次, 平均值为 s s 313 合成标准不确定度 uc919999 , 则动作时间变化的标准不确定度为s 2 2 2 () 将标准时间间隔发生器De不确定度和指示 95×010001 + 3×010099 + 2×010101 u X () = u X 3 )(1 100× 100- () 值偏移量的不Que定度进行合成, 获得合成标准不u ?

= 0122 m s确定度。 () Qi自由度取为 = 99ΜX 3 2 2 ()() () 4 u X + u ? = 311 u c = m s31114 ()检定环境引入的不确定度 u X 4 有效自由度为根据本标准装置中的主Biao准器标准时间间隔发生 4 () Y u 6= = 319×10 ( ( Μeff ) 器的使用说明书可知, 在温度 20?5?、相对湿度 65 4 4 () () u X u ?+ () ()ΜX Μ? ) ?15? 环境Tiao件变化的情况下, 输出时段变化不超过

314 扩展不确定度 U1 , 设为均Yun分布, 不确定度为m s

Xuan取置信概率 = 95? , 根据 Zhi查分布表中 p Μeff t () = 1? 3 = 0158 u X 4 m s

() 的值, 有() t0195 Μeff 自由度为 ΜX 4 = ?

() = 1196t0195 Μeff 31115 合成以上四项作为标准时间间Ge发生器的不

()确定度由此得包含因子 = 1. 96, 扩展不确定度为u X k

Can考文献 4 结束语

1 JJ G237- 95 指针式时间Jian隔测量仪检定规程[ S . 随着中国入Shi, 计量检测以及分析方法逐渐和世 2 238- 95 数字式时间间隔测量仪检Ding规程[ .JJ GS 界通用方法接轨, 人们对测量不确定度的认识不断提 3 Ye德培, 宋振国, 汪贤至. 3756- 1999 测量不确定度的表示GJB 高、理解不断加深, 广大计量工作者和Gong程技术人员也及评定[ S . 北京: 中国人民解放军总装备部军标出版发行部, 1999.

4 北京: 原子能出王裕新. 计量培训Jiao材—— 时间频率计量[M . 将会更加Shen入地去分析和研究计量检测中的每个过

Ban社, 2002. 程、每个环节以及每个She备对测试结果的影响, 因而能 5 23型多功能时频检测仪说明书[ .D JC A Z 够更加科学、合理、全面地Dui测量结果的不确定度进行 ( ) 通讯地Zhi: 山西太原邮政第 4 号信箱 32 Fen箱 030009评价。

()上接第 18 页 , 在高达 5 kH z 的频率范围内, 在前端加取平均Deng方法

- 3 入分压器的情况下, 也能够满Zu 1×10的测量准确度数字化周期的偏Cha主要由噪声引起, 多次测量中, 数字

Yao求。另外, 系统测量速度快, 可以满Zu实时性要求较化周期的偏差是随机的, Gen据文献 4 , 一般情况下, 数

Gao的场合。字化周期偏差在?4 以内, Yin此, 由数字化周期偏差引

Biao 2 交流电压信号测量值及不确定度 V 起的测量误差在多次测量的平均值中会相Hu抵偿。采送出标准电压信号 5520 FL U K E A 序号用多次测量平均而后给出测量值的方法Ke以取得较高 1V , 45H z 2V , 45H z 1V , 100H z 2V , 100H z 的测量精度。平Jun过程可设计在算法程序中。 1 11000317 1000731 1000305 1000476 212算法实用分析5 11000266 21001287 11000312 21000268 2 采用公司生产的多功能 Biao 准源FL U K E 12123 1000433 1000144 1000308 1000558 FL U K E 5520A 送出标准电压信号, You DM M 16 采样得 4 11000426 21000734 11000370 21000572 到原始数据, 而Hou用相关分析得到交流电压信号的测 5 11000689 21001190 11000170 21000561

6 11000367 21000689 11000292 21000551 量值, 从而比较得出该算法和模板结合在一 16 DM M

7 11000419 21000652 11000314 21000832 起构Cheng的电压测量系统的电压测量准确度。 8 11999421 21001266 11000294 21000562

Ce量结果如表 2, 表中系统误差和随机误Cha引入 9 11000409 21000732 11000313 21000659

10 11000416 21000746 11000357 21000546 的Bu确定度按下式计算得到其绝对值, 而后除Yi标准

11 11000397 21001286 11000167 21000560 电Ya值得到相对值。设共进行 20 次测量, 每次测量结果为 , = 1, Y m i i 12 11000417 21000755 11000316 21000557 2, ?, 20, 则均值为 13 11000564 21000742 11000314 21000551 20 14 11000547 21000749 11000567 21000549 1 m = Y m iY ?20 15 11000278 21000875 11000363 21000657 i= 1

16 11000443 21000745 11000322 21000252 () 与标准值 5520送出之差为 :Y m FL U K E A Y m s e

17 11000414 21000684 11000158 21000555 = - eY m Y m s 18 12121000474 1000841 1000311 1000552 每次测量值与之差为残差 :Y m v i 19 11000414 21000566 11000316 21000855 = - v iY m iY m 20 11000690 21001324 11000321 21000555 - 4- 4- 4- 4则由随机误差引起的不Que定度为 eY 414×10 414×10 312×10 218×10 ? m s- 4 - 4 - 4 - 4 ? sY m s 313×10 318×10 216×10 211×10 20 2 () v ?19s = k i ? i= 1

Wei置信因子, 取 = 3。k k

Can 考文献表 2 中为使、的表达Ju有可比性, 用相对值给 es 1 2216 [ . D iam o nd Sy stem s Co rpo ra t io n Z D IAM ON D M M U SER 出, 即除以标准值。Y m s M A N U A L. 1998.

You测量结果可以看出, 即使系统误差不经过Xiu正, 2 北京: 中国计量出版社, 1996. 计量测试技术手册[M .

3 王江, 现代计量测试技术[M . Bei京: 中国计量出版社, 1990. 总De不确定度也在万分之几以内, 测量交流电Ya频率

- 3 4 岳瑞华, 许化龙. 数采Xin号周期确定自相关方法研究 [ . 电ZiJ 范围较宽, 从 45, 1000 , 远远满足 1 ×10的设计H z

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df机及ov及ojxlkvjlkxcmvkmxclkjlk;jsdfljklem,.xmv/.,**lkjvolfdjiojvkldf

file:///D|/新建 Microsoft Word 文档.txt2012/8/2 16:09:56

[重点]电子秒表测量不确定度评定程序1

Dian子秒表测量不确定度的评定报告

1 概述

1.1测量依据: JJG237-2010Miao表检定规程

1.2测量标准: 名称:秒表检定仪型号:SJY-5 编号:09041

1.3 被校仪器: 名称:电子秒表型号:JS-306 编号:03000115

1.4环境条件: 温度:20.1?，湿Du:41% 。

2 数学模型

Gen据规程要求，选择直接测量法得出被检表的Shi值误差为:

?=Y,Ytr

式中:?——被检表示值基本误差

Y——被检表显示值 t

Y——标准显示值 r

3 不确定度评定过程

3.1 标准装置引入的不确定度u 1

XuanJS-306型秒表60s为被检点，由多Yong时间检定仪说明书得知允许误差为:检定机Xie

-6-6秒表U=1×10×T=1×10×60s=0.06ms

Fu从正态分布k=2，

u=0.06ms/2=0.03 ms 1

3.2 被检表分辨力引入的标准不确定度u 2

3被检表在检定点的分辨力为10ms，属均Yun分布，包含因子k=，

e10msu===2.9 ms 2k23

3.3 被检表示值不重复性引入的不确定度 u 3

Dui被检表重复测量10次得到的测量数据如下:

1ms，0ms，1ms，3ms，2ms，

0ms，1ms，0ms，3ms，2ms.

10_12 S(x)= =1.2ms (x,x)i,in,11i,

=0.38ms u= S(x)/103i

4 测量结果的合成标准不确定度

You于各分量彼此相互独立，所以合成标准不确Ding度:

222u,u，u，u =2.9ms c123

5 检定结果的扩展不确定度U

Quk=2，其置信水平为95%，扩展不确Ding度U=ku =2×2.9 ms =5.8 msc

秒表检定测量不确定度的评定

Miao表检定测量不确定度的评定

鲁亚玲

( 江苏林海动力机械集团公司计量理化检测Zhong心, 江苏泰州 225300)

Zai国民经济、国防建设、科学研究和社会生活Zhong, 1.2 测量不确定度的评定人们每Tian都在进行大量的测量工作, 测量的结果是Fou 在日时差测量中 Δt, τ, c 互Bu相关, 由不确定度传可信, 测量的Zhi量如何评定, 这是计量测量技术中的重 Di律可得到合成标准不确定度中之重。但Bei测量真值只是一个理想化的概念, 实际上 ( S) "( S) "dd22Wang往难以操作或是未知量, 而可以看到的只Shi实际的 ( ) u( ) #tu!( 1) u(S) = + $c d" #" "( t)( " ) "!% 测量结果和测量结果的变化。在 ISO10012 测量认证体

Xi中, 重新引入了“测量不确定度”的概念, 其被定义为

c "( S) c ( " S) “表征合理地赋予被测量之值的分散Xing, 与测量结果相 dd式中: = =3, =- =- 0.375 2 "( t) τ ( " τ) τ "联系的参数”。利用它进行测量水平或质量的评定是计

u( τ) 为被测表的时间分辨力引入的标Zhun不确定度分量界在总结大量测量实践和误Cha理论的基础上进行大

Liang研究的一个重要成果。测量不确定度是评定Ce量水量; ( ) 为时间间隔内时差Ce量引入的标准不确定度。 uΔt

Ping的指标, 是判定测量结果质量的依据, Ta对科研、生

1.3 实际测量过程产、商贸和国际技术Jiao流等诸多相关测量领域影响甚

Da, 具有现实的重要意义。本文结合笔者长Qi工作的实测量依据: JJG238- 1995 数字式时间间隔测量仪检践, Dui秒表日时差的测量不确定度和秒表示值测量De 定规程; 不确定度评定做初步的探讨。测量对象: 分辨力为 0.01s 的电Zi秒表;

Ce量设备: 秒表检定仪, 晶振频率为 1MHz, 频率准 - 8- 8确度为 5×10, 晶振的日频率波动为 9×10, 秒表检定

Yi的计数器的分辨力为 0.01s。

Ce量程序: 按操作规程开启设备, 设定时Jian间隔为 1 秒表日时差测量的不确定度评Ding 8h(28800s), 测得被测表在 28800s 时间间隔内的时间差

Jian表 1。测量原理及数学模型 1.1

Yi天等于 86400s, 采用秒表检Ding仪测量时间间隔

Cha。此秒表检定仪的晶振频率 f为 1MHz, 准确度为 5× 测量结果 0 表 1 - 8- 8, 晶振的日频率波Dong为 , 计数器的分辨力为 109×10测量次数测量值 X i 0.01s。用秒表检定仪测量被测表指示 τ秒时间间Ge内 1 0.16 时间差为 Δt, 现She定秒表时间间隔 τ为 8h, 即 28800s 2 0.15

3 0.14 c Δt=t - t, S = Δt 0 d τ4 0.16

5 0.15 式中: 日时差;S- d

6 0.16 t- 秒表检定仪设定的标准Shi间; 0!平均值X 0.153 被测Liang表的读数; t-

Bei测表上读取的取样时间; τ-

Gai电子秒表的日时差为: c- 一天以秒为Dan位的时间, c=86400s;

c 86400 S= Δt= ×0.153=0.46( s)d 28800 τ收稿日期: 2007- 08- 05

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Shi验研究林业机械与木工设备

Shi中: 为每次测量值, 为标准时间间隔发Sheng器的给TT i 0 实际测量结果的测量Bu确定度评定 1.4 定值。

?时间间隔内时差类标准不确定度 () Ping定:A uΔt A 测量不确定度 2.2

2"Xi- X) ( !?多次测量引入De实验重复性的不确定度分量: =0.0082 u(Δt) = A 该分量为 A 类分量, 对同一机械秒表在 900s 时重 #n( n- 1)

Fu测量 10 次, 平均值为 900.04s, 得到的标准偏差为: ?时间间隔内类标准不确定度 () 评定:B uΔt B 根据省计量测试研究院的校准报Gao, 秒表检定仪 S=0.05s, U =S/ 10 =0.0158s, ν=9。 $ 1 1 - 7的相对测量不Que定度 , 包含因子 , 则秒U=5×10sk=3 rel由晶体振荡器的稳定度波Dong引入的不确定度分 ?表检定仪不准确产生De B 类标准不确定度为: u(Δt) B 量: - 7=U/k=5×10×28800/3=0.0048 则时间间隔Nei时差- 8该分量为 B 类分量, 区间Ban宽为 2.5×10, 其服从测量引入De标准不确定度为: - 8- 8均匀Fen布, k=, ν??, U=2.5×10/ s。 3 3 =1.44×10 $$2 222 2+0.0048 Δt) +u( Δt) u( Δt) = u(= 0.0082$ $ A B 由晶Ti振荡器的频率准确度引入的不确定度分 ?=0.0095 量: ?被测表的时间分Bian力引入的相对标准不确定度

B 类分量, 其服从均匀分布, k= ,Gai分量为 3 $ 分量: - 7 - 8 , s。 / 3 =5.8×10ν??U=1×10 0.01/2 $ 3 u( τ) = =0.0029( s) ?由标准器分辨力引入的不确定度分Liang: 3$ 该分量为 B 类分量, 区间半宽为 0.05s, 其服从均 %( S) %( S) dd将 , 1) , τ) 的值分别代入Shi( , u( Δt) , u( %( "t) %( τ) 匀分布, k= , ν??, U=0.05/ 。3 3 =0.028s$ $ 4得日时差合成Biao准不确定度: 由被测表的时间分辨力引入De不确定度分量: ?

该分量为 B 类分量, 区间半宽为 0.005s, 其服从均 ( $( S) S) #dd22( ) ( ) %tu"uu(S) = + &%&c d% $( "t)$" $ 匀分布, k= , ν??, U=0.005/ 。3 3 =0.0029s$ $ 5223×0.0095) +( - 0.375×0.0029) = ($ ?合成不确定度: =0.0285( s) 扩展2 , 有效自由度。U= ?U =0.029sνeff?? c i $不确定度:

U=2u=2×0.0285?0.06( ?扩展不确定度: cs) 取置信水平为 0.99, k =2.76, U=K×U=0.08004s ? p c

0.08s。测量结果及分析 1.5

Ce量不确定度近似该电子秒表的日时差为 0.46s, 测量结果及分析 2.3

Wei 0.06s( k=2) 。在上述测Liang不确定度的评定中可以看出,

Gai机械秒表在标称值 900s 时的平均值Wei 900.04s, 时间间隔内时差测量Yin入的标准不确定度分量相对较

Ce量不确定度近似为 0.08s( p=99%) 。大, 被测表的时间分辨力引Ru的相对标准不确定度分

Jing 比较我们可以看到 , 标准器分辨力引入的 Bu 量相对较小。所以, 在实际测量过程中, 往往需要通过

Que定度以及被测表的时间分 Bian 力引入的不确定度都 Duo次测量来分析时间间隔内时差测量引入的标Zhun不确

Hen小, 因此我们在评定过程中可以忽略不计 , 而多次定度分Liang对测量结果的影响程度, 以减少人为读数Yin

Ce量引入的实验重复性的不 Que 定度对该秒表的不确 Qi的测量值分散性。

Ding度的评定起着决定作用 , 所以在秒表检定的 Guo 程

Zhong应尽可能多地进行测量以减少误差。扩展不确定

2 秒表示值测量的不确定度评定应同 Shi 兼顾置信水平和测度 De 扩展系数 k 的取值 ,

2.1 数学模型量精度, k 值越大, 置信水平越高, 但测量精度相对越

低。

ΔT=T- T i0

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