电子秒表测量误差的不确定度评定

(宿迁市计量测试所 江苏 宿迁 223800)

电子秒表测量误差的不确定度评定

刘小谜

(宿迁市计量测试所江苏宿迁223800)

本文详细叙述了用秒表检定仪检定秒表时，测量结果不确定度分析和评定的方法；分析了测量不确定度的几个主要来源，通过一组实例，给出了秒表检定不确定度的分析和评定过程。

秒表；秒表检定；标准装置；不确定度评定

一、引言

电子秒表是时间计量专业常用的计量器具，在国民经济各领域广泛应用，与人们的日常生活密不可分。电子秒表使用过程中的准确度也尤其重要。

本文主要讨论和介绍使用秒表检定仪检定电子秒表时，其不确定度分析和评定的过程。

二、电子秒表的测量原理

电子秒表采用直接比较法用秒表检定仪进行检定。秒表检定仪是以石英振荡器作为时间基准，通过分频和各种数字电路，产生一定范围的时间间隔作为标准源用来检定机械秒表、电子秒表等多种计时器的多功能、综合性的时间检定自动测试装置。

检定时将电子秒表安装在秒表检定仪的夹具上，通过秒表检定仪上的启停开关及时间间隔设置按键输出标准时间间隔信号，通过打表机构控制秒表的启停，读取秒表的示值，然后与标准时间间隔相比较，计算出秒表的计时误差。

三、测量不确定度的评定

1、概述

1.测量依据：JG237-2010《秒表检定规程》

2.测量标准：秒表检定仪标准装置型号：MBY-5；测量范围：(1～99999.9)s

3.环境条件：温度20℃，相对湿度：60%。

4.测量对象：电子秒表(型号：TS2102-2；编号：01)

5.测量过程：秒表检定仪输出标准时间间隔信号，通过打表机构控制电子秒表启停，读取秒表示值Y，并与标准值X1比较，获得示值误差X2。

2、数学模型

Y=X1+X2

3、不确定度来源分析

1.秒表检定仪(包括打表机构)的标准不确定度u1包括

检定仪时基引入标准不确定度u11

打表机构动作误差引入标准不确定度u12

2.偏移量χ2的不确定度u2包括

电子秒表读数重复性u21

数字示值分辨力引入不确定度u22

4、标准不确定度的评定

1.检定仪时基频率准确度引入的标准不确定度u11

时基频率准确度引入的不确定度按照B类评定方法获得，根据本标准器的上级检定机构出具的检定证书，可知检定仪晶振频率准确度5×10-7。假定频率误差在其允许区间内服从均匀分布，输出时段为86400s时，其不确定度为：

2.打表机构动作误差引入标准不确定度u12

3.被检电子秒表读数重复性u21

将电子秒表安装在夹具上，秒表检定仪输出时间间隔10s，对电子秒表进行十次测量，得到数据下个数据为：10.00s，10.00s，10.00s，10.00s，10.00s，10.00s，10.00s，10.00s，10.01s，10.00s。

由此得出单次测量的实验标准偏差S=3.16ms,由于秒表检定时的测量结果是由单次测量得到的，所以电子秒表的重复性为单次测量的实验标准偏差表示，所以：u21=s=3.16ms

4.数字示值分辨力引入不确定度u22

由于被检电子秒表的分辨力0.01s，属于均匀分布，由此可知

当由重复性所引入的不确定分量大于被测仪器的分辨力所引入的不确定度分量时，此时重复性已经包含分辨力对测得值的影响，故不应该再考虑分辨力所引入的不确定度分量。

由于u21>u22,所以不再考虑分辨力引入的不确定度分量。

5、不确定度分量一览表

不确定度来源灵敏系数不确定度分量时基频率准确度引入的标准不确定度分量u11125ms打表机构动作误差引入的不确定度分量u1211.73ms重复性引入的不确定度分量u2113.16ms

6、各分量互不相关,故合成标准不确定度：

7、扩展不确定度的评定

取包含因子k=2，扩展不确定度为：

U=k×uc=2×25.26ms=50.52ms k=2

四、总结

在评定电子秒表测量误差的不确定度时应充分考虑各种因素，并对其进行必要的验证，定期进行复查，这样有利于控制检定或校准结果的质量和提高实验室的综合能力。

[1]国家质量检验检疫局.测量不确定度评定与表示(JJF 1059.1-2012).北京：中国计量出版社.2012

[2]国家质量检验检疫局.秒表检定规程(JJG237-2010).北京：中国计量出版社.2010