2.3.4 直接测量量不确定度的计算

更新于 2026年10月10日 版权声明
2.3.4 直接测量量不确定度的计算

(1)A类不确定度分量的估算

对于一直接测量量进行多次测量就存在A类不确定度,其计算方法与随机误差用标准偏差来计算的方法类似,即测量值xi的不确定度为

图示

平均值图示的不确定度为

图示

式中n表示测量次数。

(2)B类不确定度分量的估算

B类不确定度分量u是用非统计方法计算的。其计算步骤初步分为:

①确定误差极限值、分布及置信系数。

②求误差极限值与置信系数之商,得到标准差。

③以此标准差作为B类不确定度分量。其计算式为

图示

式中 Δa——仪器误差限;

C——置信系数。

C值因分布不同而异。对于均匀分布C=图示。确定误差分布远远超出了物理实验教学的范围,所以本书取C=图示,即认为Δa都服从均匀分布,仅仅是教学中的简化假设。

注:现在实验教学中也有把直接测量的B类分量近似取仪器误差限值,认为B类分量主要是由仪器的误差性质决定的,即

图示

所谓仪器误差限(值)Δa是指正规的符合国家计量技术标准的仪器都会注明的该仪器的示值误差,这里所说的“示值误差”是在正常使用仪器的条件下,仪器显示值的误差极限值。

1)几种常用量具、仪器仪表的仪器误差限(表2.1和表2.2)

表2.1 几种量具的Δa

图示(https://www.daowen.com)

表2.2 几种仪器仪表的Δa

图示

续表

图示

例2.3 用一量程为0~150 mm、分度值为0.02 mm的游标卡尺进行测量,试计算测量时的B类不确定度分量。

解:由表2.1查出,该游标卡尺的示值误差为0.02 mm,按式(2.17)得B类不确定度分量为

图示

例2.4 设HS10W型数字显示的CASIO秒表某次测量中秒表的示值为32.12 s,试计算用此表时的B类不确定度分量。

解:由表2.2查出,CASIO秒表的仪器误差限为

0.01 s+0.000 005 8×32.12 s=0.010 s

所以B类不确定度分量为

图示

2)指针式电表的仪器误差限

在引用误差中指出,指针式电表的度盘上都刻写有准确度等级,用以反映该表的示值误差。我国规定的指针式电表的准确度等级有7级。由电表的准确度等级与所选用的量程可以计算出电表的Δa

图示

例2.5 有一电流值约为2.5 A,今分别用量程为3 A与30 A、准确度等级均为0.5级的电流表进行测量,试计算其B类不确定度分量。

解:按公式(2.19)得电流表的仪器误差限分别为

图示

按公式(2.17)得电流表的不确定度分量分别为

图示

对于指针式电表的计算表明,在同一准确度等级下,量程越大,不确定度越高。在实验中选择电表的量程时,对电压表与电流表,一般应使示值接近或大于量程的2/3;对于欧姆表,选择量程的依据是使表针接近中央,因为欧姆表的量程是以中值电阻为标志的。

↑上一章 ↓下一章
关注公众号获取验证码
复制内容需要验证码(7.99元/天)