失真度测量仪测量结果的不确定度评定

失真度测量仪测量结果的不确定度评定

陈慰安

单位：广东省博罗县质量技术监督检测所

摘要：由于测量误差的存在，再加上测量自身定义和误差修正的不完善等等，使得测量结果带有不确定性如何更加科学合理地评价测量结果的质量的性。如何更加科学合理地评价测量结果的质量的高低，是人们不断的追求。基于此，本文从以下方面对失真度测量仪进行分析，并针对其测量结果进行分析研究。
关键词：失真度测量仪；测量不确定度；误差

1概述

失真度测量仪主要由输入电路、电平调整电路、基波抑制电路、调谐电路、放大滤波电路、电平判别电路、指示电路等组成。广泛应用于生产、科研、计量等部门。

1.1不确定度的由来

1927年德国物理学家海森堡提出测不准关系，也称为不确定度关系。

1953年Y.Beers在《误差理论导引》一书中给出实验不确定度。

1970年C.F.Dietrich出版了《不确定度、校准和概率》。

1973年英国国家物理实验室的J.E.Burns等指出，当讨论测量准确度时，宜用不确定度。

1978年国际计量局发出不确定度征求意见书，征求各国和国际组织的意见。

1980年国际计量局提出了实验不确定度建议书INC-1（1980）。

1981年10月国际计量委员会提出了建议书（CI-1981），同意INC-1。

1986年组成国际不确定度工作组，负责制定用于计量、生产、科学研究中的不确定度指南。

1999年国家质量技术监督局批准发布了JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》,这规范原则上等同采用了GUM的基本内容。

1.2不确定度的应用领域

1.2.1部分产品生产过程中的质量检验、质量保证和控制，以及贸易领域的商检等相关质量监督、质量控制和质量保证机构的设立等相关质量监督、质量控制和质量保证活动；

1.2.2建立、存储、比较和监控源自国家标准的各级标准、仪器和测量系统的校准、检验、密封和标记活动；

1.2.3基础科学和应用科学领域的研究、开发和测试，以及实验室认可活动；

1.2.4科研与工程领域的测量，以及其他与贸易结算、医药卫生、安全保护、环境资源贸易结算、医药卫生、安全保护、环境资源监测等相关的测量活动；

1.2.5用于评价可以用单值和非单值表征的测量结果，以及用于测量和测量仪器的设计和合格评定。

2计量特性

2.1不平衡电压表

电压测量范围:0.3mV~300V(5Hz~1MHz);

最大允许误差:±5%(1kHz);

频率响应:±(6%~17%)。

2.2失真度测量

频率范围:5Hz~200kHz;

失真度测量范围:0.01%~100%;

最大允许误差:±(5%~40%)(相对误差)。

2.3残余失真

≤0.003%(20Hz~10kHz);

≤0.03%(5Hz~200kHz)。

3校准项目和校准方法

表1校准项目表

3.1外观及工作正常性检查

被校失真度测量仪外观应完好无损,无影响正常工作的机械损伤,其开关、按键、旋钮应牢固且调节正常,电表机械零位调节、电表表头指示正常,显示屏显示正常。被校失真度测量仪通电后,检查平衡电压表、高通及低通滤波器、示波器监视输出等功能正常,且能正常工作,并按规定时间进行预热。

3.2不平衡电压表电压

3.2.1仪器连接如图1所示。

图1不平衡电压表电压及不平衡电压表频响校准框图

3.2.2被校失真度测量仪设置电压测量功能,交流标准电压源(以下简称标准源)频率置1kHz,根据量程,设置输出幅度,使被校失真度测量仪指示为电压校准点。[对被校失真度测量仪的每个量程进行校准。每量程校准不少于3点(模拟表一般取量程满度值的1/3、2/3及满度值,数字表一般取最小值、满度值的1/5、1/2及满度值或略低于满度值)]。

3.2.3从标准源读取相应的电压实际值。

3.2.4改变标准源的输出幅度,使被校失真度测量仪指示为电压校准点,重复步骤3.2.3,直至完成所有校准点测量。

3.3不平衡电压表频响

3.3.1仪器连接如图1所示。

3.3.2被校失真度测量仪设置电压测量功能,按要求设置量程(无要求时,置1V量程)。标准源频率置1kHz,调节输出幅度,使被校失真度测量仪指示为电压校准点(一般为0.9V),从标准源读取相应的电压实际值。(对被校失真度测量仪的频率选取不少于6个频率点,包含最小频率值和最大频率值,其他频率点一般按1、2、5步进选取)。

3.3.3改变标准源频率为待校频率点,调节其输出电压,使被校失真度测量仪的示值保持不变。读取标准源读数。

3.4失真度

3.4.1仪器连接如图2所示

图2失真度校准框图

3.4.2被校失真度测量仪设置为失真度测量功能,按测量范围设置测量频率和量程。

3.4.3失真度仪校准器按要求输出失真度D0,从被校失真度测量仪上读出失真度指示值Dx。

3.4.4在参考频率点(一般为1kHz),对被校失真度测量仪的每个量程进行校准。每量程校准不少于3点(一般取量程满度值的1/3、2/3及满度值或略低于满度值),其余频率点每量程校准不少于1点(一般取满度值或略低于满度值)。

3.4.5当被校失真度测量仪采用基波抑制(滤波)法原理测量谐波失真度时,失真度指示值应按公式(2)进行修正(10%以下的失真度的指示值一般不再修正)。

3.5残余失真

3.5.1仪器连接如图3所示

图3残余失真校准框图

3.5.2失真度仪校准器按测量频率输出基波信号(基波信号输出也可用低失真信号发生器信号输出),从被校失真度测量仪上读出失真度指示值Di。

4校准结果表达

失真度测量仪校准后,出具校准证书。校准证书至少应包含以下信息:

1. 标题:“校准证书”;

2. 实验室名称和地址;

c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);

d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;

e)客户的名称和地址;

f)被校对象的描述和明确标识;

g)进行校准的日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时,应说明被校对象的；

h)如果与校准结果的有效性和应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;

i)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;

j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;

k)校准环境的描述;

l)校准结果及其测量不确定度的说明;

m)对校准规范偏离的说明;

n)校准证书及校准报告签发人的签名、职务或等效标识;

o)校准结果仅对被校对象有效的声明;

p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。

结语

综上所述，测量不确定度和误差是两个完全不同又相互关联的概念，测量不确定度不是对误差的估计，另一个是误差理论的进一步发展。遵循上述不确定性估计，本文完全满足1/3到1/10的价值转移要求。

参考文献

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