胡海梅，熊　茹，裴茂林，熊志凌，涂文軒

（國網(wǎng)江西省電力有限公司電力科學(xué)研究院，江西南昌 330096）

0　引言

為考察計量實驗室的測量量值和出具測量結(jié)果的準(zhǔn)確一致程度，確保測量量值準(zhǔn)確、一致、可靠，政府及各類技術(shù)機構(gòu)常組織開展各類計量比對活動。

2017年11月，本實驗室參加由中國電力科學(xué)研究院組織開展的國網(wǎng)公司范圍內(nèi)數(shù)字多用表實驗室間比對活動。組織實施主導(dǎo)實驗室[4]為中國電力科學(xué)研究院，本實驗室作為參比實驗室之一，比對對象為數(shù)字多用表，傳遞標(biāo)準(zhǔn)為主導(dǎo)實驗室提供的8位半數(shù)字多用表。2017年本實驗室通過中國合格評定國家認可委員會（CNAS）認可。本次實驗室間比對結(jié)果，同時作為實驗室能力驗證的有效證明。

本實驗室嚴格按照實驗室比對實施方案的要求，對數(shù)字多用表傳遞標(biāo)準(zhǔn)進行測量，分析各種影響條件下測量過程中所引入的A類及B類測量不確定度分量，對測量結(jié)果進行不確定度評定。

1　數(shù)學(xué)模型

本次測量使用的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備為多功能標(biāo)準(zhǔn)源，被測對象為8位半數(shù)字多用表。示值誤差采用標(biāo)準(zhǔn)源法[1]，將多功能標(biāo)準(zhǔn)源與被測數(shù)字多用表直接連接，用被測數(shù)字多用表讀取多功能標(biāo)準(zhǔn)源的輸出值，讀數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)輸出值之差即為數(shù)字多用表的示值誤差估計值，如果將其除以輸出值可以得到示值相對誤差估計值[3]。

數(shù)學(xué)模型如式（1）所示：

式中：

Δ—被檢數(shù)字多用表的示值誤差

PX—被檢數(shù)字多用表的示值

PN—多功能標(biāo)準(zhǔn)源的輸出值（標(biāo)準(zhǔn)值）

2　測量不確定度評定

按照文獻[2]及本次實驗室比對實施方案的要求，對數(shù)字多用表傳遞標(biāo)準(zhǔn)以下測量點進行測量不確定度評定：直流電壓20 V量程10 V點、交流電壓2 V量程1 V點（頻率為1 kHz）、直流電流200 mA量程100 mA點、交流電流20 mA量程10 mA點（頻率為60 Hz）、電阻100 Ω點，下文分別簡寫為DCV 10 V、ACV 1 V（1 kHz）、DCI 100 mA、ACI 10 mA（60 Hz）、OHM 100 Ω。

2.1　不確定度來源

數(shù)字多用表示值誤差測量不確定度的來源主要包括：

1）測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uA；

2）上級傳遞標(biāo)準(zhǔn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB1；

3）多功能標(biāo)準(zhǔn)源允許絕對誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB2；

5）被檢數(shù)字多用表分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB4。

2.2　標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類評定

多功能標(biāo)準(zhǔn)源分別輸出各個測量點的量值，選擇被檢數(shù)字多用表合適的量程，在重復(fù)性條件下，連續(xù)獨立測量10次，利用貝塞爾公式計算單次測量值的實驗標(biāo)準(zhǔn)差值：

由于溫度、電源不穩(wěn)等因素的影響導(dǎo)致的不確定度認為都包括在此項標(biāo)準(zhǔn)不確定度中，不再重復(fù)評定。由于日常檢定多采用兩次測量取平均值的方式，所以測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

各個測量點的重復(fù)性測量數(shù)據(jù)及A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度uA詳見表1。

表1　標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類評定

以最后兩次測量值的平均值作為測量結(jié)果為例，計算過程中小數(shù)點可多保留一位，則測量結(jié)果為：

1） DCV 10 V：

2.3　標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類評定

1）上級傳遞引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB1。

多功能標(biāo)準(zhǔn)源經(jīng)上級計量機構(gòu)量值傳遞合格，通過其校準(zhǔn)證書查找給出的各個測量點的擴展不確定度U（k=2），則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：uB1＝U/k，各個測量點的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uB1詳見表2：

表2　上級傳遞標(biāo)準(zhǔn)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB1

2）多功能標(biāo)準(zhǔn)源允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB2。

若多功能標(biāo)準(zhǔn)源產(chǎn)品說明書中的技術(shù)指標(biāo)給出在試驗條件下（溫度21.2℃，相對濕度45.2%）各個測量點在置信概率為95%（包含因子k=2）時的年允許誤差為±e，則區(qū)間半寬為e，其引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：uB1＝e/k（k=2），各個測量點的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量詳見表3：

表3　多功能標(biāo)準(zhǔn)源允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB2

3）多功能標(biāo)準(zhǔn)源穩(wěn)定性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB3。

表4　多功能標(biāo)準(zhǔn)源穩(wěn)定性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB3

4）被檢數(shù)字多用表分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

3　測量不確定度的報告與表示

綜上所述，按照文獻[2]的方法，完成了對數(shù)字多用表測量不確定度的評定。按照“四舍六入五留雙”數(shù)值修約規(guī)則[6]及所評定的不確定度數(shù)值與測量結(jié)果的末位數(shù)一致的要求，各測量點結(jié)果表示如下：

被檢樣品在直流電壓20 V量程10 V點測量結(jié)果為：

P1=9.999 976 V，U1=0.000 040 V，k=2

被檢樣品在交流電壓2 V量程1 V（1 kHz）點測量結(jié)果為：

P2=1.000 000 V，U2=0.000 060 V，k=2

被檢樣品在直流電流200 mA量程100 mA點測量結(jié)果為：

P3=100.004 1 mA，U3=0.005 3 mA，k=2

被檢樣品在交流電流20mA量程10mA（60Hz）點測量結(jié)果為：

P4=9.999 3 mA，U4=0.001 7 mA，k=2

被檢樣品在電阻100 Ω量程100Ω點測量結(jié)果為：

P5=99.999 5 Ω，U5=0.001 1 Ω，k=2

4　結(jié)束語

本實驗室在規(guī)定時間內(nèi)對該樣品測量結(jié)果的不確定度進行了評定，出具校準(zhǔn)證書，并將本次比對試

測量結(jié)果上報至主導(dǎo)實驗室。采用歸一化評價法，由主導(dǎo)實驗室用標(biāo)準(zhǔn)裝置對傳遞標(biāo)準(zhǔn)進行試驗的結(jié)果確定作為參考值，檢查參比實驗室測量值與參考值的一致性。歸一化偏差計算如下：

式中：νi—參比實驗室測量值；

νref—比對參考值；

Ui—參比實驗室測量值的擴展不確定度；

Uref—比對參考值的擴展不確定度。

能力評價：|En|≤1比對結(jié)果為滿意，|En|＞1為比對結(jié)果為不滿意。

國網(wǎng)計量中心給出實驗室比對結(jié)果表明：由本實驗室評定的數(shù)字多用表樣品所有測量點|En|均小于1，比對結(jié)果均為滿意，例在ACV 1 V（1 kHz）點，參考值為0.999 997 V，參考值的不確定度為0.000 019 V，|En|＝0.05。本次能力驗證活動保證本實驗室的數(shù)字多用表檢定裝置這一計量標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確性和一致性，為本實驗室嚴格按照CNAS要求進行質(zhì)量管控提供佐證。