國營二三○廠  何毅

　　在迎接國防計量認可評審的工作中，各國防計量單位認真貫徹JJF1059-1999和GJB3756-1999《測量不確定度的評定與表示》，對各類檢定/校準裝置的測量結果不確定度進行分析和評定。本文分析了如何評定交直流電壓、電流表檢定裝置的測量結果不確定度的具體實例。    

　　一、測量方法

　　依據JJG124-1993《電流表  電壓表  功率表及電阻表》檢定規程，選用多功能標準器YS87A作為標準器，檢定模擬交直流電壓、電流表。其原理如圖1所示。
    

    圖1  檢定原理圖

　　二、測量結果不確定度分析

　　本文以0.5級交直流電流表T10-A型，1A量程(100分格)為例，分析其測量結果的不確定度。

　　1.數學模型
    γ=I_X-I_N
    式中:γ——被檢表的示值誤差；I_X——被檢表的示值；I_N——多功能標準源輸出的標準電流。

　　2.不確定度分量來源分析
　　根據數學模型，被測電流表示值誤差測量結果的不確定度取決于輸入量I_X、I_N的不確定度。本文以0.5級被檢表T10-A，1A量程上限為例進行分析。
　　(1)標準不確定度u(I_X)的評定
　　標準不確定度u(I_X)的來源主要是將被測直流電流表的分辨力引入，采用B類方法評定。0.5級被檢表T10-A，1A量程的分辨力為1mA，為均勻分布，包含因子，u(I_X)=1/2=288μA,自由度υ_x≈∞

　　(2)標準不確定度u(I_N)的評定
　　輸入量I_N的不確定度來源主要有多功能標準源YS87A輸出的直流電流值不準確引入的不確定度，其短期穩定性引入的不確定度以及環境溫度對其影響引入的不確定度。
　　標準器YS87A經上級傳遞合格，制造廠說明書給出其直流1A量程最大允許誤差為e=±(0.05%×輸出值+0.025%×量程)。測量1A時，e₁=7.5×10^-4A，半寬度a₁=7.5×10^-4A,在區間內可以認為服從均勻分布，包含因子，則
　　u₁=a₁/k₁=4.33×10^-4A=433μA,u₁的自由度υ₁≈1/2[Δu₁/u₁]^-2
　　式中Δu₁/u₁為標準不確定度u₁的相對標準不確定度，即標準不確定度u₁的不可靠性。當輸出值落在最大允許誤差的區間[-a,a]外的概率極小時，可設Δu₁/u₁趨于零，則υ≈∞。
　　由多功能標準源說明書得知，其輸出電量?5min短期穩定性不超過準確度指標值的30%，即225μA,半寬度a₂=225μA,在區間內可以認為服從均勻分布，包含因子k₂=，則u₂=a₂/k₂=129.9μA
　　u₂的自由度υ₂≈∞
　　檢定環境條件為(23±2)℃,濕度40%～60%，符合檢定規程要求，此環境條件對包括標準源和被檢表在內的整個檢定系統影響不大，可忽略不計。

　　3.合成標準不確定度的評定
　　(1)靈敏系數
　　數學模型γ=I_X-I_N
    靈敏系數c₁=αγ/αI_X=1,c₂=αγ/αI_N=-1

　　(2)標準不確定度分量一覽表
    

　　(3)合成標準不確定度的估算
　　輸入量I_X與I_N彼此獨立不相關，所以合成標準不確定度可以按下式得到。
    
　　有效自由度υ_eff=∞

　　4.擴展不確定度的評定
　　取置信概率p=95%,有效自由度υ_eff=∞,查t分布表得包含因子k=1.96
　　擴展不確定度U=ku_c=1.96×536=1.05mA
　　其他量程的不確定度的計算可參考1A點進行。    

　　三、結果表示

　　由以上分析得到多功能標準源YS87A檢定0.5級T10-A型電流表的擴展不確定度為1.05mA，小于0.5級1A量程電流表的最大允許誤差5mA的1/3，因而可以開展0.5級以上電流表的檢定。