交流部分 本装置申请开展的检定项目有:交流电压表、电流表、单相功率表、三相功率表、频率表及相位表,整步表。以下对于装置的不确定度分别进行评定。 1.测量方法:根据SD111-83《交流仪表检验装置检定方法》选用0.05级多功能表GXM 305为标准表,配以交流三相源LLT801,组成0.2级及以下三相指示表示值误差测量系统。 2.数学模型:设标准表示值为X0,被检表示值为X,则被检表示值误差表达式为:Δ=X-X0 方差和灵敏系数: uc2(y)= uc2= 3.测量不确定度分析:由测量方法和数学模型可知,测量不确定度来源有以下因素: ① 标准表不准确; ② 标准表的分辨率; ③ 各种随机因素的影响使读数不重复。 4.标准不确定度分量评定 4.1各种随机因素的影响使读数不重复所引入的不确定度分量u1按A类评定. 选择性能稳定的被检表,对于单相电压、电流、频率、单相功率,三相功率、频率、相位在重复性条件下测试10次, 其数据如下:
根据贝塞尔公式可得测量结果的相对实验标准差: 工作中取一次读数作为测量结果,故标准不确定度为: u1(U)=1.43×10-5 u1(I)=1.84×10-5 u1(PA)=2.27×10-5 u1(P)=1.28×10-5 u1(3ΦP)=6.46×10-6 u1(φ)=0.94×10-4 u1(f)=1.4×10-5 其自由度:V1=n-1=9 4.2标准不确定度分量的B类评定. 4.2.1标准表不准确引入的不确定度分量u2按B类评定。查手册电压、电流、功率的准确度为0.05% 。在±0.05%区间内呈均匀分布,查JJF1059-2012中表2可知k = 则标准不确定度为: u2= =2.89×10-4 自由度:V2 即:u2(U)=2.89×10-4 u2(I)=2.89×10-4 u2(PA)=2.89×10-4 u2(P)=2.89×10-4 频率的准确度为0.02% 。在±0.02%区间内呈均匀分布,查JJF1059-2012中表2可知k = 则标准不确定度为: u2(f)= =1.15×10-4 自由度:V2 相位的准确度为0.2° 。在±0.2%区间内呈均匀分布,查JJF1059-2012中表2可知k = 则标准不确定度为: u2(φ)= =1.15×10-3 自由度:V2 4.2.2标准表分辨率引入的不确定度分量u3按B类评定. 根据手册技术指标,标准表分辨率为: 电压:BU=10-5 电流: BI=10-5 功率: BP=10-5 频率: Bf=10-5 相位: Bf=10-3 在各自的±0.5区间内呈均匀分布,查JJF1059-2012中表2可知k = 则标准不确定度为: u3(U)=2.89×10-6 u3(I)=2.89×10-6 u3(P)=0.289×10-6 u3(f)=2.89×10-6 u3(φ)=5.0×10-4 自由度:V3 5. 合成标准不确定度评定: 5.1标准不确定度一览表(以单相功率为例) 5.2 合成标准不确定度: 代入以上数据,可得:uc(U)=2.899×10-4 =0.02899 % 5.3 有效自由度:
6. 确定扩展不确定度: 6.1 确定包含因子k 由以上计算得, 有效自由度→,根据要求置信水平p = 0.95,查t分布表得 t95(→)= 1.960 故取:k = 1.960 6.2 计算扩展不确定度: U = kuC = 1.960×2.89×10-4 =5.6644×10-4 ≈5.7×10-4 = 0.057 % 7.报告测量不确定度: 由以上评定可知,用0.05级三相多功能标准表GXM 305作标准,采用直接比较法检定0.2级单相功率表,在量程5A×150V时的扩展不确定度为:U(PA)=0.057% (k =2,p=95%) 用同样的方法可以计算出,用0.05级三相多功能标准表GXM 305作标准,采用直接比较法检定0.2级交流电流表在5A满量程、交流电压表在150V满量程、三相三线功率表,三相四线功率表在100V,5A满量程、频率表在50Hz、相位表在100V的扩展不确定度分别为: 电压: U(U) =0.057% (k =2,p=95%) 电流: U(I) =0.058% (k =2,p=95%) 单相功率: U(PA) =0.058% (k =2,p=95%) 三相三线功率: U(P) =0.058% (k =2,p=95%) 三相四线功率: U(3Φ P) =0.058% (k =2,p=95%) 频率: U(f) =0.023% (k =2,p=95%) 相位: U(φ) =0.102% (k =2,p=95%) 直流部分 本装置申请开展的检定项目有:直流电压表、直流电流表,对于装置的不确定度进行分别验证。 1.测量方法:根据SD112-1983《直流仪表检验装置检定方法规程》选用0.02级数字繁用表、0.01级标准电阻和0.05级LLT801标准直流源采用直接比较法检验0.2级及以下等级的直流电压表和直流电流表。 2. 数学模型:设标准表示值为U0(I0)被检表示值为UX,(IX)则被检表示值误差表达式为: Δ= UX - U0 Δ=IX - I0 方差和灵敏系数: uc2(y)= uc2= 3.测量不确定度分析:由测量方法和数学模型可知,测量不确定度来源有以下因素: ① 标准源不准确; ② 标准源的分辨率; ③各种随机因素的影响使被检表读数不重复. 4.标准不确定度分量评定 ①各种随机因素的影响使被检表读数不重复所引入的不确定度分量u1按A类评定. 用C41-AV表在直流电压150V,直流电流10A处做重复性测试10次,其数据如下: 根据贝塞尔公式可得测量结果的相对实验标准差: 在实际工作中,通常取一次的值作为标准偏差估计值。 故:U:u1=S=0.001%=1.0×10-5 I:u1=S=0.0075%=7.5×10-5 其自由度:V1=n-1=9 ②标准表不准确引入的不确定度分量u2按B类评定. u2 (I)标准电阻+标准表的允许最大误差为±0.03%(相对于各量程),误差在±0.03%区间内呈均匀分布,取K=,则标准表的不确定度为: u2=0.03%/=1.73×10-4 自由度:V2趋向于∞ u2 (U)标准表的允许最大误差为±0.02%(相对于各量程)误差在±0.03%区间内呈均匀分布,取k =,则标准表的不确定度为: u2=0.02%/=1.15×10-4 自由度:V2趋向于∞ ③ 标准表的分辨率引入的不确定度分量u3按B类评定. 根据手册技术指标,标准表的分辨率为: 1×10-6 ,在±0.5×10-6区间内呈均匀分布,取k = 则此项的不确定度分量为: u3 =0.5×10-6/=2.89×10-6 自由度:V3趋向于∞ 5.合成标准不确定度评定 5.1标准不确定度一览表 5.2合成标准不确定度: 分别将u1(I) u1(U)代入以上数据,可得: uc(U)=1.73×10-4 uc(I)=1.89×10-4 5.3 有效自由度: uc(I)
6.确定扩展不确定度 6.1 确定包含因子 k 由以上计算得, 有效自由度→,根据要求置信水平 p = 0.95,查t分布表得: t95(→)= 1.960 故取:k = 1.960 6.2 计算扩展不确定度: U U = kuC = 1.960×1.73×10-4 = 3.39×10-4 = 0.034% U I = kuC = 1.960×1.89×10-4 = 3.7×10-4 = 0.037% 7. 报告测量不确定度: 由以上评定可知,选用0.02级数字繁用表和0.01级标准电阻标准表作为计量标准,采用直接比较法检定0.2级直流电压在150V满量程、检定0.2级直流电流表在10A满量程时的扩展不确定度为: 直流电压: U =3.5×10-4=0.04% (k =2,p=95%) 直流电流: U =3.8×10-4=0.04% (k =2,p=95%) |