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計量論壇

標題: 不確定度求教， [打印本頁]

作者: 1是1 時間: 2017-11-9 15:36
標題: 不確定度求教，
1、一直流電壓源，輸出顯示值100.0V，用標準電壓表在重復性條件下測量得到 100.06、100.08、100.09、100.10、100.13、100.15、100.10、100.05、100.05、100.08，標準電壓表的MPE：±0.05%，問不確定度的分量有哪些？100V的測量不確定度是多少？
2、一直流電壓源，輸出設定值100.0V，輸出10次的顯示值分別為100.0、100.0、100.0、100.0、100.0、100.0、99.9、100.0、100.0、100.0，在重復性條件下測量10次，用標準電壓表在重復性條件下測量得到 100.06、100.08、100.09、100.10、100.13、100.15、100.10、100.05、100.05、100.08，標準電壓表的MPE：±0.05%，問不確定度的分量有哪些？100V的測量不確定度是多少？

作者: 新司機上路 時間: 2017-11-9 20:02
本帖最后由新司機上路于 2017-11-9 20:05 編輯

1、重復測量引入的不確定度u1=s/根號10=0.010V 標準電壓表引入的不確定度  u2=0.05%*100/根號3=0.029v
  設備分辨力引入的不確定度小于復測量引入的不確定度不考慮
   合成根號（u1^2+u2^2）=0.031V=0.03V
2、個人認為和第一題沒有區別

作者: 規矩灣錦苑 時間: 2017-11-9 22:43
　　我認為2樓的回答基本上是正確的。
　　1.用MPE為±0.05%的標準電壓表校準一直流電壓源（輸出設定值100.0V時），有兩個不確定度分量。兩個分量分別是：標準電壓表計量特性MPE=±0.05%引入的不確定度分量0.05%×100V/√3=0.029V；根據白塞爾公式求得標準差為0.033，被校直流電壓源標稱值100V的測得值重復性引入的不確定度分量分兩種情況：當校準規范規定以10次測得值的平均值作為校準結果時為s/√10=0.010V ，校準規范不規定校準結果的測量次數時，可默認允許單次校準的測得值為校準結果，此時的不確定度分量為0.033V/√1=0.033V。以上兩個分量合成分別是：0.031V和0.044V，取包含因子k=2，則以10次校準值的平均值為校準結果的不確定度為U=0.062V，以單次校準值為校準結果的不確定度為U=0.088V。
　　2.也是用MPE為±0.05%的標準電壓表校準一直流電壓源（輸出設定值100.0V時），使用的計量標準、校準方法和被校對象與1相比都沒有變，因此不確定度的分量和擴展不確定度均與1相同。但本題設了一個陷阱，就是被校對象直流電壓源標稱值100V的十次讀數有一次是99.9V，這種情況屬于被校對象的示值波動性，其標稱值（設定值）100V并沒有改變，也無法改變，被校對象的示值波動性屬于被校對象自身質量問題，不屬于測量結果的可信性組成成分，不影響校準結果的測量不確定度。

作者: 1是1 時間: 2017-11-10 08:33

規矩灣錦苑發表于 2017-11-9 22:43
　　我認為2樓的回答基本上是正確的。
　　1.用MPE為±0.05%的標準電壓表校準一直流電壓源（輸出設定值100. ...

搞電學的，以前也是這樣認為的，但是看到了JJF 1597-2016校準規范附錄A中直流電壓的不確定評定，其測量過程近似問題2，也是應為被測的直流電壓輸出值不穩定，他的不確定度評定均考慮的被測電壓示值重復性和標準器上顯示的示值重復性，沒有像方法一一樣計算U。
而且問了搞熱工，力學的同事，他們，她們評不確定度，多會考慮被測量顯示值的不穩定性或分辨力，例如，數顯扭矩扳手，采用標準扭力儀輸出扭力使被測扭矩扳手顯示在100.0Nm，雖然每次多能使被測扭矩扳手顯示在100.0Nm，但是不確定度分量分析時主要有以下：1、標準扭力儀示值的重復性，2、扭力儀的誤差、3、被測扭矩扳手的分辨力。這3個主要不確定分量，。像熱工也是一樣，玻璃溫度計，在20℃，被測溫度計能讀出10個數據，標準溫度計能讀出10個數據，不確定分析時多要考慮進去不能舍去。
這樣感覺電學的不確定評定，采用固定被測值，讀取標準器示值時，多是不考慮被測量的重復性或分辨力引起的不確定度分量的，這樣對么？

作者: 1是1 時間: 2017-11-10 08:34
第一題：方法1、uA=s=0.033V,ub=0.01×0.29=0.0029V（標準表分辨力引入，舍去），uB=0.029V,uc=0.044V，U=0.09V；
方法2，被檢表重復性ua=s=0,被檢表分辨力引入ub=0.1×0.29=0.029V，標準表重復性ua=s=0.033v,標準表分辨力引入0.0029V（舍去），uc=0.053V,U=0.11V。
第二題：被檢表ua=0.032v,被檢表分辨力引入ub=0.029(比重復性小舍去)，標準表ua=0.033v,標準器分辨力引入ub=0.0029V(舍去)，標準表誤差引入ub=0.029V，uc=0.055V，U=0.11V。
上述哪種方法是正確的？

作者: 規矩灣錦苑 時間: 2017-11-10 20:41

1是1 發表于 2017-11-10 08:33
搞電學的，以前也是這樣認為的，但是看到了JJF 1597-2016校準規范附錄A中直流電壓的不確定評定，其測量過 ...

　　“采用標準扭力儀輸出扭力使被測扭矩扳手顯示在100.0Nm，雖然每次多能使被測扭矩扳手顯示在100.0Nm，但是不確定度分量分析時主要有以下：1、標準扭力儀示值的重復性，2、扭力儀的誤差、3、被測扭矩扳手的分辨力。這3個主要不確定分量”，這個說法無原則性錯誤。
　　評儀器示值誤差的不確定度，因為測量模型是被校儀器讀數值減去計量標準值，有個輸入量是“被校儀器讀數值”，考慮被校儀器顯示值的不穩定性或分辨力是完全正確的。扭矩扳手屬于儀器不是實物量具，示值誤差測量模型同樣有計量標準顯示值和被檢扭矩扳手顯示值兩個輸入量。“扭力儀的誤差”引入的不確定度分量是輸入量“計量標準顯示值”引入的分量。儀器沒有重復性，因此標準扭力儀沒有示值的重復性，所謂“標準扭力儀示值的重復性”其實屬于被檢扭矩扳手示值“校準結果的重復性”，這個不確定度分量應當屬于輸入量“被檢扭矩扳子讀數（顯示值）”引入的。“被測扭矩扳手的分辨力”引入的不確定度分量理所當然也屬于“被檢扭矩扳子讀數（顯示值）”引入，這兩個分量屬于同一個輸入量引入，應按取大舍小處理。
　　樓主的例子是用MPE為±0.05%的標準電壓表校準一輸出設定值100.0V的直流電壓源，計量標準是儀器儀表，被校對象是實物量具，沒有“示值”，只有“標稱值”。儀器示值具有某些檢定規程說的“重復性”，其實是“波動性”，不是重復性。而實物量具的標稱值是固定不變的。
　　再看樓主的第二個例子，同一個被校實物量具，使用的計量標準和校準方法與例1沒有任何變化，只是被校對象設定值100.0V的十次“顯示值”有一次顯示99.9V。那么問題就來了，標稱值設定為100.0V，其“顯示值”在哪里顯示？難道直流電壓源有顯示裝置？如果真有顯示裝置，設定的100.0V是否在這個顯示裝置上設定？同一個顯示裝置中能同時讀得100.0V和99.9V嗎？被檢直流電壓源標稱值（設定值）100V不允許改變，用相同的校準方法和計量標準校準它，用來評定不確定度的有用信息完全相同，校準結果的測量不確定度理應相同。

作者: oldfish 時間: 2017-11-12 16:27

1是1 發表于 2017-11-10 08:33
搞電學的，以前也是這樣認為的，但是看到了JJF 1597-2016校準規范附錄A中直流電壓的不確定評定，其測量過 ...

首先要明確一下你測的是什么，是“電源設定值誤差”？還是“電源顯示值誤差”？

如果是前者，那么你說的例子1和例子2就沒區別；如果是后者，那么例子1和例子2就是有區別的。

因為重復性不同了，重復性計算時應該用差值來算，差值=電源設定值-標準表示值，或差值=電源顯示值-標準表示值。

作者: 1是1 時間: 2017-11-13 08:58

規矩灣錦苑發表于 2017-11-10 20:41
　　“采用標準扭力儀輸出扭力使被測扭矩扳手顯示在100.0Nm，雖然每次多能使被測扭矩扳手顯示在100.0Nm， ...

那再請教一下，像耐電壓測試儀，校準電壓時，被檢耐壓儀輸出顯示值1.00kV，1.00kV在重復性測量時也有跳動能記錄10個數據，標準高壓數字表也有10個數據，這樣不確定度分析時需要考慮被測耐壓儀的重復性么？
0.5級指針式電壓表，每次調節標準電壓源至被檢表帶數字刻度點，需不需要考慮被檢表分度值引起的不確定度？
還有這種普通的直流電壓源屬于實物量具么？

作者: 規矩灣錦苑 時間: 2017-11-13 14:14

1是1 發表于 2017-11-13 08:58
那再請教一下，像耐電壓測試儀，校準電壓時，被檢耐壓儀輸出顯示值1.00kV，1.00kV在重復性測量時也有跳動 ...

　　首先我聲明不是搞電學計量的，我的觀點僅供你參考。對你的第一個問題，我的估計有三種情況：
　　第一種情況用耐電壓測試儀（標準高壓數字表），校準被校耐壓儀的電壓時，計量標準可以輸出標準電壓值，計量標準和被校儀器都不是實物量具，都有“顯示值”。在規定的1.00kV受檢點，被校耐壓儀和標準高壓數字表（計量標準）可能都有10個數據。但既然規定了受檢點是1.00kV，就意味著檢定時被校儀器的顯示值一定要對準1.00kV刻度，才能再觀察計量標準上的顯示值是多少，或標準儀器顯示值一定要對準1.00kV刻度，才能再觀察計量標準上的顯示值是多少，即被檢表或標準表的10個讀數值都調整到1.00kV時在另一個儀器上讀數。
　　第二種情況是，作為計量標準的電壓表不能輸出標準電壓，而必須使用一個“標準電壓源”的測量設備，此時的標準電壓源就是主標準器，標準耐電壓測試儀反而是輔助設備了。此時標準電壓源設定一個標準電壓值1.00kV，被校儀器與標準儀器同時對電壓源輸出的1.00kV進行10次重復檢測，被校儀器和標準儀器就會各有10個讀數。如果真的是這樣，我們就不禁要問，有必要使用那個標準儀器嗎？被校儀器的讀數與標準源輸出的標準電壓值相減不就是被校儀器的示值誤差嗎？標準儀器的10個不同讀數壓根沒有存在的必要。
　　第三種情況，標準表只能測量電壓不能輸出電壓，電壓源只能輸出電壓無法讀出（或知道）輸出電壓值到底是多大，因此需要使用標準表調整電壓源，使其輸出規定的電壓值1.00kV，再用被檢表測量電壓源輸出的電壓值。這種情況也會出現被校儀器和標準儀器各有10個讀數。如果真的是這樣，我們同樣不禁要問，既然要求檢定1.00kV受檢點，為什么在使用標準表調整電壓源輸出電壓時，不能將輸出電壓調整到標準表的1.00kV讀數上，非要使標準表出現10個不同的讀數呢？此時標準儀器有存在10個不同讀數的可能性，但可以通過合理操作使10個讀數達到完全相同。
　　你的第二個問題是：0.5級指針式電壓表，每次調節標準電壓源至被檢表帶數字刻度點，需不需要考慮被檢表分度值引起的不確定度？
還有這種普通的直流電壓源屬于實物量具么？
　　我的看法是：因為每次調節標準電壓源至被檢表帶數字刻度點上，不存在介于兩個刻度點之間的某個位置的估讀，就不存在被檢表分度值引起的不確定度。另外這種普通的直流電壓源如果帶有讀數機構需要讀數來確定輸出的電壓值，就不是實物量具而是儀器儀表。如果標準電壓源不需要讀數，僅靠標注在電源上的電壓值更換檔位確定輸出電壓，它就屬于實物量具。

作者: 史錦順 時間: 2017-11-14 16:58

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就樓主的題目，我在“基礎知識”欄目刊出《穩壓電源的性能指標該怎樣表達？》一文，提出些不同的見解，請參與討論，歡迎批評。

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