论温度试验箱开展温度试验不确定度评定方法

杨雨航

摘  要：不确定度是影响温度试验箱测量结果的重要指标。文章介绍了温度试验箱不确定度的评定方法，首先简述了不确定度的评定方法;然后给出了合成标准不确定度和扩展不确定度的计算公式;最后利用实例对温度试验箱的不确定度计算过程进行了说明。

关键词：不确定度;温度试验;评定方法

中图分类号：TB9         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）31-0139-02

Abstract： Uncertainty is an important indicator affecting the measurement results of temperature test chambers. This paper introduces the evaluation method of uncertainty in temperature test chamber. Firstly， the evaluation method of uncertainty is briefly introduced. Then the calculation formula of synthetic standard uncertainty and extended uncertainty is given. Finally， the example is used to test the temperature test chamber， and the uncertainty calculation process is described.

Keywords： uncertainty; temperature test; evaluation method; high and low temperature test chamber

1 概述

溫度试验箱是电子产品和部件做温度试验的关键设备，其试验箱温度的准确度直接关系到产品可靠性的检测及评定，为了确保能够满足与环境试验相关的国际标准、国家标准和行业标准中对温度范围的要求，以及准确判断环境测试条件是否满足规范中所要求的温度上下限，需要对环境试验中高低温试验箱的温度性能进行量化分析，对其温度性能的测量不确定度进行全面评定。国家计量技术规范《环境试验设备温度、湿度校准规范》（JJF1101-2003）附录D中“环境试验设备温度偏差校准结果不确定度的分析”局限于试验箱中心点温度偏差校准结果不确定度分析，当温度试验箱容积较大时，内部不同点温度存在明显差异，采用这种方法具有局限性，不能全面评定校准结果的不确定度[1]。本文在此基础上，以本单位高低温试验箱为例，介绍温度试验箱不确定度评定方法及过程。

2 温度试验箱不确定度的评定方法

2.1 不确定度的A类评定

A类评定是对试验结果不确定值的一种评定，通常采用多次、重复的试验，并利用统计方法对试验结果进行分析，称为统计不确定度。一般情况下，A类评定在测量模型中不确定或者不完全掌握某个输入量的信息时才使用，因为A类评定需要进行重复性试验，并且要花费大量的时间、精力和金钱。

假定温度条件为t0，通过n次独立重复测量，得到温度测量值分别为t1，t2...tn，表示为t1～n，那么，此温度箱开展温度试验的A类不确定度（？滋A）可表示为：

2.2 不确定度的B类评定

如果能够掌握测量模型中的每一个输入量信息，只需要做不确定度的B类评定，没有必要进行重复性试验的A类评定，这样也得不偿失。通常情况下，在实际的温度测试过程中，如果能够确定温度箱的校准、温度箱的温度偏差、温度箱的空间均匀性、温度箱温度波动度、温度箱示值分辨力等，就可以不进行多次重复的试验，而用非统计的方法进行表示，这就可以归为B类不确定度，称为非统计不确定度[2]。

B类评定则是先估计被评定的（变）量的变化范围，再按变量可能的分布情况反算标准偏差（即标准不确定度）。利用B类评定计算标准不确定度的流程图如下：

参照图1所示，分别对温度箱的校准、温度箱的温度偏差、温度箱的空间均匀性、温度箱温度波动度、温度箱示值分辨力进行分析，并计算每一项产生的不确定度。

以温度箱的校准为列，通常从校准报告上可以查看设备的校准偏差为α， 概率分布为正态分布，根据表1可以查看概率分布（P）和包含因子（k）的关系。不确定度分量为：

由于人员能力素质不断提升、技术手段不断更新，B类不确定度的来源也会随之发生变化。

2.3 不确定度合成

完成对A类不确定度以及所有B类不确定度的分析之后，有的A类评定和B类评定分量都需要统一到标准不确定度的程度上才能合成，需要将所有不确定的分量进行合成，合成公式如下：

2.4 扩展不确定度

扩展不确定度是一个确定测量结果区间的量，表示被测量之值分布的大部分包含在这个区间内。k表示置信概率（置信水平，也就是包含因子），通过表1概率分布与包含因子k的关系。根据需要找出所需概率对应的包含因子k，那么此温度箱开展温度试验时的扩展不确定就可以表示为：

3 温度试验箱开展温度试验不确定度评定实例

假设此温度箱开展温度试验时，通过7次独立重复测量，得到温度测量值如下：69.6℃、70.3℃、70.2℃、69.8℃、70.2℃、69.5℃、69.7℃。通过校准报告得知校准偏差为0.3℃，最大温度偏差-0.4℃，最小温度偏差-1.9℃，温度箱温度均匀度为1.4℃，温度箱温度波动度为0.4℃，故引入的测量结果偏差为0.2℃，同时温度箱示值分辨力为0.1℃，那么不确定度的计算过程如下：

3.1 计算A类不确定度

利用公式（1）可以求得？滋A=0.244。

3.2 计算B类不确定度

3.2.1 温度箱校准引起的不确定度

由于温度箱校准引起的不确定度概率分布为正态分布，置信度为95%，包含因子k=2，其区间半宽度α=0.3℃。

根据公式（2），可知由温度箱校准引起的不确定度分量为：

4 结束语

温度试验箱的不确定度直接影响测量温度结果的可靠性，扩展不确定度是确定测量结果置信区间的重要手段。合理、准确地评定温度试验箱测量结果的不确定度，是确保所测量物品质量的重要环节。

参考文献：

[1]国家质量监督检验检疫总局.JJF1101-2003.环境试验设备温度、湿度校准规范[S].中国标准出版社，2003：10-12.

[2]赖煜东.实验室认可中测量不确定度的评定[J].计量与测试技术，2015，42（6）：71-72.