370数字气压仪测量结果不确定度分析

张 维，黄清治，韩书新，逄淑蕾

（黑龙江省大气探测技术保障中心，哈尔滨 150030）

传统的误差评定由于其逻辑概念上的混乱及评定方法的不统一，进而引发出了测量结果不确定度的评定。测量不确定度评定方法及不确定度报告的表示方式都有明确的规定，使不同的国家和地区，以及不同的测量领域在表示测量结果极其不确定度时，具有相同的含义。

370数字气压仪（以下简称370）是国家局下发的省级大气压力计量标准器，灵敏度好、普及率高、操作简单方便，可以适用于实验室内检定及自动站现场检定工作。作为省级计量标准，370的检定结果可信度影响量值溯源的结果及省级气象计量站的标准考核工作。

1 概述

1.1 测量原理

用已经过量值溯源的大气压力标准器——745数字气压计，使用气压检定装置在不同压力点下对370的测值进行比较。

1.2 测量方法

370主要用来检定自动气象站大气压力传感器。本次检定依据JJG875-2005《数字压力计检定规程》及参照JJG（气象）001-2011自动气象站气压传感器检定规程。

1.3 测量标准器

745数字气压计（以下简称745），最大允许误差：0.08hPa。

1.4 环境条件

温度：（18～22）℃；

湿度：≤85%RH。

2 建立相关数学模型

根据测量方法，建立如下数学模型：

其中：

3 确定各输入量的标准不确定度

JJF1015-1999《测量不确定度评定与表示》中根据对标准不确定度评定方法的不同，规定了测量不确定度分析包括A类评定及B类评定。

A类评定为370测量结果的重复性；B类不确定度包含745测量不确定度，量值溯源的不确定度，计算机处理带来的不确定度。

3.1 测量不确定度的A类评定

370的测量范围是（500～1 100）hPa，为了提高测量结果不确定度的准确性，每隔50hPa选m个点，每点进行n次测量(n≥5)，结果按贝塞尔公式（2）计算标准偏差 ：

其中：

根据公式（2）计算370在各压力点上的标准偏差，数值准确到千分位。结果见表1。

表1 370在各检定点上的标准偏差（hPa）

由于是多点检定法，即有m个点，每个点均进行n次检定(n≥5)，单独一个点不能代表其他检定点,因此多个检定点检定结果的A类不确定度用合并样本的标准差来表达更加科学、准确、合理。表达式如式（3）所示：

根据公式（3）计算合并样本标准偏差为370的A类不确定度ua：

3.2 标准不确定度的B类评定

3.2.1 标准不确定度B类评定分量的确定

370的B类不确定度评定主要从标准器修正值、370测量的不确定度、检定设备的波动度和均匀度等方面考虑。其不确定度分量 表达式如式（4）所示：

其中：

3.2.1.1 标准器745的不确定度uB1

标准器745最大允许误差为0.08hPa，其给测量结果带来的不确定度服从均匀分布，取包含因子=1.732，由式（4）得：

3.2.1.2 计算机数据处理带来的修约误差

本次检定中计算处理时保留2位小数，修约误差最大为0.005hPa，数据修约对各点的影响呈均匀分布，取包含因子k=1.732，由式（4）得：

3.2.2 B类标准不确定度uB合

在进行B类不确定度的评定时，只有各分量彼此互相独立即不相关时，才可以进行B类标准不确定度的合成，表达式如式（5）所示：

根据式（5）得

uB合=0.046hPa。

3.3 合成标准不确定度（A类和B类）

表达式如式（6）所示：

根据式（6）得：

uc=0.046hPa。

3.4 确定扩展不确定度U

扩展不确定度为合成不确定度与包含因子的乘积，表达式如式（7）所示：

一般的扩展不确定度服从正态分布，取包含因子k=2，结果保留2位小数，根据式（7）得：

4 结论

370 的不确定度为U=0.09hPa（k=2）。

［1］ JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示［S］.国家质量监督检验检疫总局，2013.

［2］ 张建敏，罗昶，吕文华.气象计量测量指南［M］.北京：中国质检出版社，2011:18-19，126.

［3］ 李伟，贺晓雷，齐久成.气象仪器及测试技术［M］.北京：气象出版社，2010:177-179.

［5］ 张虎，胡苍龙，李晓红.745数字气压计测量结果不确定度的评定［J］.计量与测试技术，2012,39（1）：54-57.