秒表测量不确定度的评估1、 概述1.1 测量依据:JJG237-2010《秒表检定规程》1.2 计量标准:主要计量标准为时间检定仪,时间间隔测量范围(1ms~99999.9s)表1 实验室的计量标准器和配套设备序号设备名称技术性能1时间检定仪1ms~99999.9s1.3 被校对象:表2 被校准机械秒表和电子秒表的分类类别机械秒表电子秒表分辨力(s)0.010.020.10.20.01 测量点秒度盘(s)363060走时:10分度盘(min)2415、3030、60走时:10时走时 (h)////11.4 测量方法:1.4.1机械秒表测量误差的测量方法:按被校机械秒表的秒度盘和分度盘的满刻度值两个校准点进行校准,对每一被校准测量点测量3次,按下式(1)计算每次的测量误差,按式(2)取其中误差最大的作为校准结果 (1) (2) 式中:———每次的测量值; ———时间检定仪给出的标准值; ———每次测量得到的测量误差; ———校准结果给出的测量误差;1.4.2 电子秒表测量误差的测量方法:对电子秒表的测量误差选择10s、10min、1h三个校准点进行校准,对10s、10ming两个受校点测量3次,1h受校点测量2次,按式(1)计算每次的测量误差,按式(2)取其中误差最大的作为校准结果。
1.5 环境条件1) 环境温度:(205)℃,校准期间温度变化范围不超过2℃;相对湿度:(6515)%;2) 周围无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动3) 电源电压:220(110%)V,频率:50(12%)Hz2、数学模型: (3) 式中:———机械秒表、电子秒表走时示值测量误差; ———被校机械秒表、电子秒表每次走时测量值;———时间检定仪给出的标准时间间隔值; ———测量次数,一般为3次,当电子秒表测量1h点时,为2次3、不确定度传播率 式中,灵敏系数,4、机械秒表、电子秒表测量误差标准不确定度的评定4.1 输入量的标准不确定度 标准设备时间检定仪标准装置的扩展不确定度为,k=2则将校准点3,对应的标准时间的扩展不确定度为0.002s,k=2; 则该标准引起的标准不确定度分量为:.4.2 输入量的标准不确定度 以被校机械秒表、分辨力0.01s、校准点3s为例1) 示值重复性引起的不确定度:校准3s测量点,共进行3次重复测量,极差为0.005s,则单次测量的重复性为: 因测量误差为取最大的单次测量误差,则A类标准不确定度分量为单次测量的重复性为:2) 读数误差引起的不确定度: 由被校准机械秒表的分辨力引起的,采用B类不确定度评定。
已知分辨力为0.01s, 则不确定度区间半宽度为0.005s,按均匀分布计算,由于重复性分量包含了人员读数引入的不确定度分量,为避免重复计算,只计算最大影响量,舍弃5、合成标准不确定度5.1 主要标准不确定度汇总表3不确定度来源标准不确定度分量标准时间检定仪的输出值0.002s20.001s被校机械秒表示值重复性0.0030s10.0030s5.2 合成标准不确定度计算 以上各项标准不确定度分量互不相关的,所以合成标准不确定度为:5.3 扩展不确定度计算 因主要分量中和可视为正态分布,P=95%时,可取k=2,则、6、对使用时间检定仪对机械秒表、电子秒表测量误差的测量不确定度的评估6.1 根据JJG237-2010《秒表检定规程》的规定,0.01s分辨力的机械秒表常规校准应按表2的测量点进行校准,即校准3s、2min两个点,其测量不确定度见下表4分辨力校准点不确定度分量(s) k=20.01s3s0.00100.00300.003160.0062min0.00110.00300.003190.0066.2 当校准不同分辨力的机械秒表,不确定度分量重重复性引起的不确定度分量、读数误差引起的不确定度分量将发生变化,而标准时间检定仪随校准点时间间隔的不同而变化。
因此当校准分辨力为0.02s、0.1s、0.2s的机械秒表时,测量不确定度为:表5分辨力校准点不确定度分量 k=20.02s6s0.001000.00580.0060.0124min0.00110.00590.00580.0060.0120.1s30s0.001000.02890.0290.05815min0.001100.02890.0290.05830min0.00110.02950.02890.0300.0590.2s60s0.001000.05770.060.1230min0.00110.02950.05770.060.121h0.00120.05910.05770.060.12同理,电子秒表的测量不确定度评估为分辨力校准点不确定度分量(s) k=20.01s10s0.001000.00290.00310.00610min0.001000.00290.00310.0061h0.00120.00890.00290.00900.0187 校准和测量能力1) 虽然0.01分辨力的机械秒表是使用时间检定仪可校准的最佳被校机械秒表,测量范围不能全覆盖,因此需要对应不同的机械秒表的测量范围进行分段表示。
机械秒表的CMC为: 测量范围(0~120)s, 测量范围(>120~1800)s, 测量范围(>1800~3600)s, 2) 电子秒表的CMC为:测量范围(0~3600)s, 。