秒表测量误差测量不确定度的评估.docx

6.6 秒表测量误差测量不确定度的评估6.6.1 概述661.1测量依据：JJG237-2010《秒表检定规程》661.2计量标准：主要计量标准为时间检定仪，时间间隔测量范围99999) s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(1-99999) sU=1.55X10-(XT+0.0092s, k26.6.1.3被校对象：表 2 被校准的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9)0.010.020.10.20.01测 量 占 八、、秒度盘@)363060走时：10分度盘(min)2415、3030、60走时：10时走时(1)////16.6.1.4测量方法：6.6.1.4.1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3量次，按下式91)计算每次的测量误 差，按92)式取其中误差最大的作为校准结果AT 二 T - T (1)i i 0AT = {\T } (2)i Max式中： T —— 每次的测量值；iT —— 时间检定仪给出的标准值；0AT —— 每次测量得到的测量误差；iAT —— 校准结果给出的测量误差。

6.6.1.4.2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10min> 1h 三个校准点进行校准，对0s、10min两个受校点测量次，1h受校点测量2次，按下 式(1)计算每次的测量误差，按2()式取其中误差最大的作为校准结果6.6.1.5环境条件1) 环境温度:(20±5)°C，校准过程中温度变化不超过2°C；相对湿度(65±15)%；2) 周围无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动；3) 电源电压在额定电压的±10%， 50Hz6.6.2数学模型AT 二打-T } (3)i 0 Max式中: AT —— 机械秒表、电子秒表走时示值测量误差；T —— 被校机械秒表、电子秒表每次走时测量值；iT —— 时间检定仪给出的标准时间间隔值0i ——测量次数一般为3次 当电子秒表测量h点时,为2次6.6.3 不确定度传播率u 2 (AT)二 c2u 2(T ) + c 2u 2(T )c 1 i 2 0式中，灵敏系数=QAT/QT 二 1, c =dAT/dT 二 11 i 2 06.6.4机械秒表、电子秒表测量误差标准不确定度的评定664.1输入量T0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=1.55Xl"XT+0.0092s, k=2则将校准点3s,对应的标准时「间0的扩展不确定度为 Uo=1.55X106X3s+O.OO92s=O.OO92sk=2 ；则该标准引起的标准不确定度分量为：u(T )二 Uo 二 °.°°92S 二 0.0046s。

0 k 2664.2输入量T.的标准不确定度i以被校机械秒表、分辨力.01%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次的重复测量极差为0.005s,则单次测量的重复性为s(T) = R = 00空=0.00295s沁0.0030si d 1.693n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： u(T )= s(T ) = 0.0030s 11 i2) 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，采用类标准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005s按均分布计算，0.005su(T ) = = 0.00289s12 订3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u(T )，舍弃u(T )i1 i 26.6.5合成标准不确定度6.6.5.1主要标准不确定度汇总表3不确定度来源a (s)iki标准不确定度分量ui标准时间检定仪的输出值00.0092s20.0046s被校机械秒表示值重复性i10.0030s10.0030s6.6.5.2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：u2(AT)二 c2u2(T ) + c2u2(T )二(0.0030s)2 + (0.0046s)2 二 0.00003016c 1 i 1 2 0u (AT) = 0.00549sc6.6.5.3扩展不确定度计算因主要分量打和T可视为正态分布，P二95%时，可取k二2,贝I」0 i1U 二 ku (AT) = 2 x 0.00549 二 0.011s c6.6.6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6.6.6.1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分辨力校准点不确定度分量(u (AT)cU (s)k = 2u (T )0u(T )i10.01s3s0.00460.00300.005490.0112min0.00470.00300.007540.0116.6.6.2当校准不同分辨力的机械秒表，不确定度分量中重复性引起的不确定度分量u(T )、读数误差引起的不确定度分量u(T )将发生变化，而标准时间检定仪随校准点时间i1 i 2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s)u (AT)cU (s)k = 2u (T )0u(T )i1u(T )i 20.02s6s0.004600.00580.007480.0154min0.00480.00590.00580.007540.0160.1s30s0.004600.02890.02930.05915 min0.005300.02890.02940.05930 min0.00600.02950.02890.03010.0610.2s60s0.004600.05770.05790.1230 min0.00600.02950.05770.05800.121h0.00740.05950.05770.06000.12同理，电子秒表的测量不确定度评估为 表6分辨力校准点不确定度分量s)u (AT)cU (s)k = 2u (T )0u(T )i1u(T )i 20.01s10s0.004600.00290.005440.01110 min0.005100.00290.005890.0121 h0.00740.00890.00290.01160.0246.6.7 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机示械。

秒表的CMC为：测量范围（〜120） s, U=0.011测量范围 >120〜1800 s, U=0.016〜0.061测量范围 >1800〜3600 s, U=0.12&2）电子秒表的的CMC为：测量范围是（〜3600） s, U= （0.011〜0.024 s。