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1、检定紫外辐照计示值误差测量结果的不确定度分析1 测量方法按规程 JJG879-2002 规定的相关步骤,首先调整好整个光路系统,A1波段辐照计用黑光型高压汞灯;C 波段辐照计用低压汞灯。点燃汞灯,预热 30min,三台标准辐照计依次装在夹具上,取三台值的平均值作为该距离的紫外光谱辐照度值。换上被检紫外辐照计,读数。每台被检辐照计要检定两遍,取其平均值作为最后检定结果。2 数学模型2.1 建立数学模型E = E0 E式中: E0 - 三台标准辐照计的示值平均值;- 两次检定被检紫外辐照计示值(平均值)EE - 示值误差 2.2 灵敏系数c1 = 1)(/EDEc2 = 1)(/0EDE3 输入量
2、的标准不确定度评定3.1 输入量的标准不确定度 u1()的评定EEUu1()的来源主要是被检辐照计的测量不重复性，它反映了各种随机因素的综合影响，E因此采用 A 类方法评定。 分别点燃低压汞灯和黑光型高压汞灯，固定标准灯到被检辐照计探头测试面的距离， 连续读取辐照计的显示值，测量结果列于表 C.1 中。表表 C.1 测量结果测量结果序号显示值 E(cd/cm2) C显示值 E(cd/cm2) A111123272112326311232541123285113324611232671133308114326911332510112323E112.5326当测 C 波段时: 单次实验标准差 s(
3、E)=0.71W/cm2 1)(2 nEEi当测 A1波段时: 单次实验标准差 s(E)=2.0W/cm2 1)(2 nEEi本规程规定，每个测量点测量 2 次，取平均值作为测量结果。则可得到：当测 C 波段时: u1() = s(E)/=0.50W/cm2 )(1Eu2当测 A1波段时: u1()= s(E)/=1.41W/cm2)(1EuE2其自由度为： 1 =n-1=10-1=9 3.2 标准紫外辐射照度计的不确定度由上级的检定证书得到,采用 B 类方法评定。下面分别以 C 波段和 A1波段的紫外辐射照度计的不确定度为例进行评定。SUV-1-C 型: 标准紫外辐射照度计的相对测量结果的扩
4、展不确定度：U=13%(k=1)U / k = 13% 在 112W/cm2 处测量, 标准不确定度 = 0.13112 = 14.56W/cm2)(2EuSUV-6T-A1型: 标准紫外辐射照度计的相对测量结果的扩展不确定度：U=12%(k=1)U / k = 12% 在 326W/cm2 处测量, 标准不确定度 = 0.12326 = )(2Eu39.12 W/cm2估计0.25，则自由度为)()( EuEu8 )(2E2)()(21 EuEu3.3汞灯辐射度的不稳定性引起的不确定度,采用 B 类方法评定 由于汞灯在测量过程中存在着变化,尽管有稳压电源,这种变化 依然存在,此项服从均匀分布
5、。点燃汞灯 30min 后,进行测量整 个检测过程 10min 的灯辐射的变化。 C 波段低压汞灯: 时间(min)1 2345678910平均变化E (W/cm2)112112112112112113113113113113112.51由于灯的不稳定性带来的辐射标准不确定度:= 1/ = 0.58W/cm2)(3Eu3A1波段黑光型高压汞灯:时间(min)1 2345678910平均变化 E (W/cm2)3253233243233233243283273243253245由于灯的不稳定性带来的辐射标准不确定度:= 5/ = 2.89W/cm2)(3Eu3 u(D) 的来源主要是密度计的测量
6、重复性,它反映了各种随机因素的 综合影响。因此采用 A 类方法评定。测量结果列于表 1表 1 密度片重复性测量结果 序 号 D = 2.0 D = 4.012.0263.96922.0263.97332.0273.97442.0273.97352.0273.96862.0253.97272.0253.97382.0253.97092.0243.973102.0263.969D2.02563.9671)()(2 nDDDs0.001030.00217由于此项不确定度是按最大差异计算的，则认为：)(3E3.4电源电压变化引起的测量不确定度,采用 B 类 分析方法 本装置所用电源电压变化为 1V/h
7、,所引起的汞灯辐射强度变化为: C 波段辐照计: 1W/cm2 A1波段辐照计: 5W/cm2 造成的测量不确定度按均匀性分布计算C 波段辐照计: = 1/ = 0.58W/cm2)(4Eu3A1波段辐照计: = 5/ = 2.89W/cm2)(4Eu3 由于此项不确定度是按最大差异计算的，则认为：)(4E3.5 标准紫外辐照计的短期不稳定性所引起的测量不确定度,采用 B 类方法评定。 辐照计的不稳定性小于 2%,所带来的辐射标准不确定度如下,按均匀分布处理。C 波段辐照计: = 0.02112/ = 1.30W/cm2)(5Eu3A1波段辐照计: = 0.02324/ = 3.74W/cm2
8、)(5Eu3由于此项不确定度是按最大差异计算的，则认为：)(5E3.6 紫外辐照计探头的安装与装调误差引起的测量不确定度,按 B 类方法分析。 安装与调试引起的不确定度,是由人员操作造成的误差,小于 1%,按均匀分布处理。C 波段辐照计: = 0.01112/ = 0.65W/cm2)(6Eu3A1波段辐照计: = 0.01324/ = 1.87W/cm2)(6Eu3由于此项不确定度是按最大差异计算的，则认为：)(6E3.7 标准紫外辐照计与被检紫外辐照计的余弦性能不一致引起的测量不确定度,按 B 类方法 分析。标准紫外辐射计探头和被检紫外辐照计探头的余弦接受面不一致,所引起的 测量误差,应小
9、于 1%,按均匀分布处理。C 波段辐照计: = 0.01112/ = 0.65W/cm2)(7Eu3A1波段辐照计: = 0.01324/ = 1.87W/cm2)(7Eu3由于此项不确定度是按最大差异计算的，则认为：)(7E当 D = 2.0 时: u(D1) = 0.00103当 D = 4.0 时: u(D1) = 0.00217 本规程规定,每个测量点测量 3 次,取平均值作为测量结果,则可 得到:u(D) = s(D)/3当 D = 2.0 时: u(D) =0.00059当 D = 4.0 时: u(D) = 0.00125其自由度为: (D1) = n 1 = 10 - 1 =
10、93.1.2 u(D3) 的来源主要是密度片的均匀性,它反映了各种随机因素 的综合影响。因此采用 A 类方法评定。测量结果列于表 2表 2 密度片均匀性测量结果 序 号 D = 2.0 D = 4.012.0263.96922.0263.97332.0273.97442.0273.97352.0273.96862.0253.97272.0253.97382.0243.97092.0273.973102.0273.969D3 =(Dmax-Dmin) /20.00150.0030当 D = 2.0 时: u(D3) = 0.0015当 D = 4.0 时: u(D3) = 0.0030由于此项不
11、确定度是按最大差异计算的,因此:(D3) 3.1.3由标准密度片的检定证书得到,测量结果的不确定度 U = 0.01,k = 2。估计 25. 0)()(22 DuDu, 则自由度为: 222 1)()( 21)( DuDuI= 8 3.1.4 标准密度片年变化量引起的测量标准不确定度 u(D4) 年变化量按均匀分布计算得到:u(D4) = 0.01/3= 0.0058自由度为: (D4) 4. 标准不确定度分量的评定标准不确定度分量及相关信息列于表 3表 3 标准不确定度分量及相关信息 不确定度来源输入量的标准 不确定度u(xi)灵敏 系数ci标准不确定度分量自由度类别被检紫外辐照计测量 重
12、复性标准密度片的 不确定度0.71 ( C )01/2 2.00 ( A1 ) 10.71 ( C ) 2.00 ( A1 ) 0.01/298BA标准紫外辐照计的量 值溯源带来密度计测 量被检密度片的不确 定度14.560.00059 ; ( C ) 0.0 D2.0; 0.0012539.12 ; 2.0 D4.0 ( A1 )114.56; ( C ) 39.12; ( A1 )0.00059; 0.0 D2.0; 0.00125; 2.0 D4.089BA汞密度片均匀性灯辐 射度的不稳定性带来 的不确定度0.58; ( C ) 2.89; ( A1 )0.0015; 0.0 D2.0;
13、 0.0030; 2.0 D4.010.58; ( C ) 2.89; ( A1 )0.0015; 0.0 D2.0; 0.0030; 2.0 D4.0BA电源电压变化引起汞 灯辐射度变化带来的 不确定度0.58; ( C ) 2.89; ( A1 )10.58; ( C ) 2.89; ( A1 )B紫外辐照计探头的安 装与调试带来的密度 片的年变化量引起的 标准不确定度1.30; ( C ) 3.74; ( A1 )0.01/311.30; ( C ) 3.74; ( A1 )0.0058B标准与被检探头的余 弦不一致带来的标准 不确定度1.30; ( C ) 3.74; ( A1 )11
14、.30; ( C ) 3.74; ( A1 )B标准紫外辐照计的短 期不稳定性所引起的 测量不确定度1.30; ( C ) 3.74; ( A1 )11.30; ( C ) 3.74; ( A1 )B5 合成标准不确定度的评定 各标准不确定度分量彼此不相关,则合成标准不确定度为:uc(D) = 2 iu2)(icuEu当 C 波段测量时 D = 2.0 时: u254c( E D) = 14.77W/cm2 相对标准不确定度为 u254 = 14.77/112100% = 13.2% 0.0073当 A1波段测量 D = 4.0 时:; ucu365(ED) = 39.91W/cm20.008
15、2相对标准不确定度为 u365 = 39.91/325100% = 12.3%有效自由度为: 按韦尔奇-萨特思韦特公式计算C 波段测量当 D = 2.0 时: eff = iic uDu44)(444440058. 00015. 0900059. 08005. 00073. 0 40130. 130. 130. 158. 058. 0856.14 971. 076.14)(4444444444 iic effuEuA1波段测量 当 D = 4.0 时: 174. 374. 374. 389. 289. 2878.24 9296.25)(4444444444 iic effuEueff = iic uDu44)(444440058. 00030. 0900125. 08005. 00082. 0 606 扩展不确定度的评
