实验1 电阻测量不确定度的评定任务指导
实验1 电阻测量不确定度的评定任务指导
实验一 电阻测量不确定度的评定一．实验目的1．加深对标准不确定度、合成标准不确定度和扩展不确定度等基本概念的理解。
2．掌握电阻测量不确定度的评定方法。
二．实验仪器设备1．直流稳压电源 一台 2．电流表一只 3．电压表一只三．实验内容及方法1． 电阻的测量采用间接测量法进行电阻R 的测量，测量电路如图1-1所示。
图1-1 电阻测量图在重复性条件下进行10次测量，取10次电压测量值的算术平均值作为电压的最佳估计值，取10次电流测量值的算术平均值作为电流的最佳估计值，利用下式计算出被测电阻的测量结果。
IUR（1-1） 2． 电阻测量不确定度的评定对于电阻R ，其测量结果的不确定度评定流程图如图1-2所示。
（1）根据电阻测量采用的间接测量法建立测量的数学模型，即R=U/I 。
（2）根据电压的最佳估计值和电流的最佳估计值，利用数学模型计算出电R阻R 的测量结果。
（3）评定电压和电流最佳估计值的标准不确定度。
Ⅰ）评定电压最佳估计值的标准不确定度 首先列出电压最佳估计值的不确定度主要来源： ① 10次重复测量中随机因素的影响产生的标准不确定度分量)(1U u ；② 电压表不准确引入的标准不确定度分量)(2U u 。
（已知测量用电压表的最大允许误差为V 05.0±）然后利用A 类评定确定标准不确定度分量)(1U u 及其自由度)(1U ν；利用B 类评定确定标准不确定度分量)(2U u 及其自由度)(2U ν。
最后利用下式评定出电压最佳估计值的标准不确定度)(U u 、相对标准不确定度)(rel U u 及其自由度)(U ν。
2221)]([)]([)(U u U u U u +=（1-2）U U u U u )()(rel =（1-3）)()()()()()(2421414U U u U U u U u U ννν+=（1-4）Ⅱ）评定电流最佳估计值的标准不确定度 先列出电流最佳估计值的不确定度主要来源：① 10次重复测量中随机因素的影响产生的标准不确定度分量)(1I u ； ② 电流表不准确引入的标准不确定度分量)(2I u 。
接地电阻测量不确定度
1 目的
用接地电阻测试仪测量接地电阻时，提供测量不确定度评定与表示指导。
2 适用范围
适用于电气防火安全检测中接地电阻的测量不确定度的评定与表示。
3 职责
3.1 主检负责按此作业指导书进行测量不确定度评定与表示。
3.2 授权签字人负责批准评定与表示文件。
4 工作程序
4.1测量模型
本方法为直接测量，n 次重复独立重复测量，其测量值分别为x 1、x 2、x 3。
x n 用⎺X 来表示平均
值，则
1231
11(...)n
n i i x x x x x x n n ==++++=∑ ()i S x 为单次测量的实验标准差，贝塞尔公式计算得到
()i S x = ()S x 为 平均值的实验标准差，其值为
()S x =
由于多次测量的平均值比一次测量值更准确，随着测量次数的增多，平均值收敛于期望值，因此，通常以样本的算数平均值作为被测量值的最佳值，以平均值的实验标准差()S x 作为测量结果的A 类标准不确定度，所以
()A u S x ==
5相关文件
5.1 LZJ QSP 17 《测量不确定度评定与表示程序》5.2 JJF1059-1999 《测量不确定度评定与表示》。
电阻计校准测量不确定度评估
电阻计校准测量不确定度评估背景电阻计是一种用于测量电阻值的仪器，在科学研究、工程设计以及生产制造中都广泛应用。
然而，准确测量电阻值的过程中，不可避免会有误差和不确定度存在。
评估电阻计校准测量的不确定度，对于保证测量结果的准确性和可靠性至关重要。
测量不确定度的定义与表示测量不确定度是指测量结果与被测量值真值之间的差异。
它是不确定性的度量，并通过标准不确定度来表示。
标准不确定度是测量值的一项属性，用于描述测量结果的离散程度，通常以标准偏差的形式进行表示。
评估电阻计校准测量不确定度的方法1. 校准设备的准确度评估首先，需要评估校准设备的准确度。
这包括校准仪的系统误差、重复性误差和测量范围，以及校准仪器的稳定性和精度等因素。
通过校准仪器的准确度评估，可以确定校准过程中的主要误差来源。
2. 校准操作员的技能与经验评估校准操作员的技能与经验对校准结果的准确性和可靠性具有重要影响。
因此，需要评估校准操作员的技能水平和经验，确保其具备足够的专业知识和技术能力来执行校准操作。
3. 测量过程的分析与优化对校准测量过程进行分析与优化，可以减小不确定度。
这包括了校准测量环境的稳定性、温度控制、电源供应等因素的控制，以及校准操作过程中的标准操作流程、测量时间控制等方面的优化。
4. 不确定度的计算与合成根据校准结果和上述评估得到的数据，可以通过合适的不确定度计算方法来计算电阻计校准测量的不确定度。
常用的方法包括扩展不确定度法、最大偏差法等。
通过合成各个误差来源的不确定度，可以得到最终的校准测量结果的不确定度。
结论评估电阻计校准测量的不确定度是确保测量结果的准确性和可靠性的关键步骤。
通过准确评估校准设备的准确度、校准操作员的技能与经验，以及优化测量过程，可以最大程度地减小测量不确定度，提高测量结果的准确性。
电气电缆导体电阻不确定度的评定
254.5 1000 234.5 21 1
0.9961103 / km
c2
R20 t
Rt
254.5 1000 (234.5 t)2 L
0.0001893 254.5 1000 0.00074 / C km (234.5 21)2 1
武汉凯迪绿色能源开发运营有限公司中心试验室
c3
u1
电桥示值
u11
测量重复性 A
t
u12
电桥误差
B 均匀
3
u2
反正
温度波动
B
弦
2
u3
测量夹具 B 均匀
3
合成标准不确定度 uc (ui )2 0.00105 / km
i
包含因子 k p 2
0.000092mΩ
0.00009mΩ
996.1 /km
0.00018 Ω/km
0.00002mΩ
1.4℃
u3
1 0.58 103 m 3
5、合成标准不确定度计算
uc
c12u12
c
2 2
u
2 2
c32u32
996.12 0.0000922 0.0012 - 0.000742 1.42 - 0.18862 0.582 0.0012
0.00105 / km
6、扩展不确定度 取 k p 2 计算得
U k p uc 2 0.00105 0.0021 / km
武汉凯迪绿色能源开发运营有限公司中心试验室
7、结果报告 测量的电缆导体电阻 R20 (0.1885 0.0021) / km（包含因子 k p 2 ，对应约 95%的 置信概率）
对试样作 4 次重复测量，每次测量过程均包括试样重新装夹、试样拉直后夹紧 等操 作，因此 u11 已含有试样装夹时的绷直程度（影响试样的有效测量长度）变动、 电压取样刀口与试样接触位置及状态变动、对电桥作平衡读数操作的变动性等随机 因素的影响。用第一组 4 次测量的实验标准差和第二组 4 次测量的实验标准差，按 贝塞尔公式算得合并样本标准差 S p =0.00009 mΩ 。实际测量只测 1 次作为结果，故
直流电阻测量结果的不确定度评定
直流电阻测量结果的不确定度评定（QJ23直流电阻电桥）1 概述1.1 测量依据：QJ23直流电阻电桥使用说明书。
1.2 环境条件：温度24℃，相对湿度64%。
1.3 测量设备：QJ23直流电阻电桥，准确度等级指数为0.1，基准值1 kΩ，分辨率100 mΩ。
1.4 被测对象：电阻值为800 Ω的直流电阻。
1.5 测量方法：直接测量法。
1.6 评定结果的使用：符合上述条件的测量结果，一般可直接使用本不确定度的评定方法，其中测量800 Ω的直流电阻可直接使用本不确定度的评定结果。
2 数学模型r x =n r式中： r x ——被测直流阻值：n r ——QJ23电阻电桥测得的实际值。
3 输入量的标准不确定度评定3.1 输入量x r 的标准不确定度()x r u 的评定输入量x r 的不确定度()x r u 主要由被测直流电阻的测量不重复性引起的，可以通过连续测量得到测量列，采用A 类方法进行评定。
选用0.1级QJ23电阻电桥有效量程（0～1.1110）k Ω对被测直流电阻进行两组，每组连续测量10次测量。
得到测量列如表1：表1 重复测量结果各个点的测量列的平均值∑==ni i r n r 11，以及单次实验标准差()12--=∑n r r s i。
得到各点的测量平均值和单次实验标准差数据如表2：表2 单次实验标准差合并样本标准差 mss iP ∑=2＝0.075 Ω)(X I u =P s =0.075 Ω自由度 ()1-=n m ν=18 3.2 输入量n r 的标准不确定度()n r u 评定输入量n r 的标准不确定度()n r u 主要由QJ23直流电阻电桥的误差引起的。
可根据QJ23直流电阻电桥的技术参数来评定。
故采用B 类方法进行评定。
QJ23直流电阻电桥最大允许误差为310Rn 102)r (-⨯⨯+±，在此区间内服从均匀分布，取包含因子3=k 。
当被测直流电阻为800 Ω情况下，QJ23直流电阻电桥引起的标准不确定度()n r u 为： ())(.)(Ω=⨯⨯+=-52031018001003n r u认为可靠，则自由度 ν=∞分辨率、噪音影响、灵敏度影响等引起的不确定度已包括在连续测量列的分散性中，故不再计算其影响。
绝缘电阻表示值误差测量值的不确定度评定
绝缘电阻表示值误差测量值的不确定度评定为了保证使用电气设备的安全可靠，绝缘电阻测试是必不可少的一项测试工作。
而在进行绝缘电阻测试时，由于各种因素的影响，测量值总是会有一定的偏差，因此需要评定绝缘电阻表示值误差测量值的不确定度，以保证测量结果的可靠性。
本文将就绝缘电阻表示值误差测量值的不确定度评定进行详细讨论。
一、绝缘电阻测试的基本原理绝缘电阻是指电气设备内部电气元件的绝缘性能，是维持设备安全运行的重要指标。
在进行绝缘电阻测试时，常用的测试方法包括直流电压法和交流电压法。
其中，直流电压法是指将一定大小的直流电压加在被测绝缘件上，并通过测量绝缘舱内部的电流，来计算绝缘电阻值；而交流电压法则是通过在被测绝缘件上加一定频率的交流电压，在测量电容值的同时计算绝缘电阻值。
二、误差来源在进行绝缘电阻测试时，由于各种因素的影响，测量结果总是会存在一定的误差，这些误差主要来自以下几个方面：1.被测绝缘物的特性被测绝缘物的特性是影响测试结果的一个关键因素，包括绝缘体的结构、材料、厚度等。
一般而言，绝缘性能较好的绝缘体，其绝缘电阻值较高，而绝缘性能较差的绝缘体，其绝缘电阻值较低。
2.测试环境的影响测试环境的影响也是导致测试误差的一个重要原因。
例如，在高温或潮湿的环境下，绝缘电阻值可能会受到一定程度的影响；另外，在电磁场较强的环境中进行测试，可能会导致测试结果的偏差。
3.测试仪器的精度测试仪器的精度是另一个导致误差的重要因素。
一般来说，测试仪器的越精确，测试结果的误差就越小。
因此，在进行绝缘电阻测试时，应选择精度较高的测试仪器，以提高测试结果的准确性。
三、不确定度评定方法为了评定绝缘电阻表示值误差测量值的不确定度，需要先确定测试误差的来源，并对其进行定量分析。
这样，就能根据测试误差的统计性质，计算出评定不确定度的参数值。
在评定不确定度时，可以采用如下的评定方法：1.对测量误差来源进行分类对测量误差来源进行分类，包括对被测样品的特性、测试环境、测试仪器等进行分类，以便更加清晰地确定导致误差的来源。
测量不确定度评定热电阻
热电阻校准装置不确定度分析报告1、测量方法依据JJG229-1998《工业铂热、铜热电阻检定规程》。
热电阻是一种将温度转换为可传送的标准化输出信号的仪表，而且其输出信号与标准铂电阻的连续函数关系。
根据提供的办法, 用标准铂电阻进行行不确定分析。
2、A类不确定度分析A类不确定度数值由重复性实验获得，即选用两支标准铂电阻温度计，编号分别为8075、8076其中一支做标准，另一支做被检，按检定规程要求插入被测恒温槽内，在规定的温度点进行检定。
开始时应将标准热电阻和被检热电阻一起紧挨着插入冰瓶中心部位。
选择“0℃检定”，将对插入冰瓶中的两标准热电阻进行0℃重复检定六次。
选择“100℃检定”，将对插入油恒温槽中的两标准热电阻进行100℃重复检定六次。
检定结果如下表：并分别计算出检定结果的标准偏差S n作为该标准装置的检定重复性。
2、B类不确定度分析2.1 冰点（0℃）①由于二等标准铂电阻温度计总不确定度引入的误差，由经验值得出bj为2.91mK，在区间可服从正态分布：取k=3，所以u（P被1）=bj/k=0.97mK②由于整套电测装置测量中引入的误差U（P被2），由经验值得出误差限bj为25mK，在区间可服从正态分布：取k=3所以u（P被2）=bj/k=8.3mK③由于冰点器温场不均匀引入的误差，U（P被3）由经验数据得知其误差限bj 为10mK，在区间内可服从均匀分布，取k=3,所以u（P被3）=bj/k=5.8mK④被检热电阻自热的影响，以半区间估计，约为5mK，在区间普遍存在，可视为两点分布：取k=1，所以u（P被4）=bj/k=5mK⑤标准热电阻自热的影响，按规程要求，允许值不大于4 mK，以半区间计入，约为2mK，在区间服从均匀分布，取k=3，所以u（P被5）=bj/k=1.2mK⑥由于检定结果和数据修约引入的误差，U (P 被6)由经验数据得知其误差限bj 为1.3mK ，在区间内可服从均匀分布，取k =3,所以u (P 被6)= bj/k =0.76 mK2.2 沸点（100℃）①由于二等标准铂电阻温度计总不确定度引入的误差，由经验值得出bj 为2.61mK ，在区间可服从正态分布：取k =3，所以u （P 被1）=bj/k =0.87mK ②由于整套电测装置测量中引入的误差U （P 被2），由经验值得出误差限bj 为25mK ，在区间可服从正态分布：取k =3所以u （P 被2）=bj/k =8.3mK ③由于油恒温槽温场不均匀引入的误差，U （P 被3）由经验数据得知其误差限bj 为5.2mK ，，在区间内可服从均匀分布，取k =3,所以u （P 被3）=bj/k =3mK④被检热电阻自热的影响，以半区间估计，约为5mK ，在区间普遍存在，可视为两点分布：取k =1，所以u （P 被4）=bj/k =5mK⑤标准热电阻R *tp 变化所带入的影响，按规程要求，允许值不大于5 mK ，以半区间计入，约为2.5mK ，在区间服从均匀分布，取k =3，所以u （P 被5）=bj/k =1.44mK⑥由于检定结果和数据修约引入的误差，U (P 被6)由经验数据得知其误差限bj 为1.3mK ，在区间内可服从均匀分布，取k =3,所以u (P 被6)= bj/k =0.76 mK3、合成不确定度分析u 0℃=()∑=+ni ii u c 122Sn =(9.92+0.972+8.32+52+1.22+0.762)1/2=13.75 mKu 100℃=()∑=+ni ii u c 122Sn =(9.92+0.872+8.32+32+52+1.442+0.762)1/2=14.32mK4、 扩展不确定度分析：U=k u 取k =2 则：U 0℃ =k u 0℃=27.50 mK=0.027℃ U 100℃ =k u 100℃=28.64 mK=0.029℃ 5、结论工业铂电阻（A 级）在0℃的允许误差为0.15℃，而本检定装置的示值误差的扩展不确定度为U 0℃ =0.027℃；工业铂电阻（A 级）在100℃的允许误差为0.32℃，而本检定装置的示值误差的扩展不确定度为U 100℃ =0.029℃；因此，本检定装置用于检定工业热电阻是能够满足要求的，其检定方法可行。
38.电阻测量不确定度的评定
38．电阻测量不确定度的评定（一）条件和适用范围1、测量依据：J04 VZ.025-2004。
2、环境条件：温度(20±5)℃，湿度≤80％RH。
3、测量标准：LCR数字电桥，规格TH2811A型，扩展不确定度为U=2.2×10-4，k=2。
4、被测对象：2.2×(1±1%)kΩ贴片电阻。
5、测量过程：用LCR数字电桥对2.2×(1±1%)kΩ贴片电阻进行电阻值测试，并将测试结果进行平均值计算，得到被检产品在该条件下的误差。
6、评定结果的使用：符合上述条件的测量，一般可直接使用本不确定度的评定结果。
（二）评定步骤1、数学模型γ1=γ0式中：γ1——被检贴片电阻的相对误差；γ0——LCR数字电桥上测得的相对误差。
2、输入量γ0的标准不确定度的评定输入量γ0的标准不确定度u（γ0）的来源主要有两方面：（1）重复性和复现性条件下由被测贴片电阻测量不重复引起的不确定度分项u（γ01），采用A类评定法；（2）用LCR数字电桥的误差引起的不确定度分项u（γ02），采用B类评定法。
2.1被测贴片电阻重复性测量引起的不确定度分项u（γ01）的评定：该不确定度分项是由于被测贴片电阻的测量不重复引起，可通过重复测量得到测量列，（具体见附表）采用A类方法评定。
贴片电阻重复性测试的样本数据如下表测试数据单位为（Ω）i∴标准不确定度分项u（γ01）=s=0.172Ω2.2 LCR电阻测试仪的误差引起的不确定度分项u（γ02）的评定：LCR电阻测试仪精度引起的不确定度分量：查LCR电阻测试仪校准证书得：U=2.2×10-4，k=2∴相对标准不确定度：u（γ02）rh=U/k=2.2×10-4/2=1.1×10-4绝对标准不确定度：u（γ02）=u（γ02）rh×a=1.1×10-4×2197.79=0.241Ω2.3标准不确定度u（γ0）的计算u c（γ0）=[u2（γ01）＋u2（γ02）]1/2≈0.30Ω3、合成标准不确定度评定4、扩展不确定度的评定U=k×u c（γ0）=0.60Ω，k=2。
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实验一 电阻测量不确定度的评定
一．实验目的
1．加深对标准不确定度、合成标准不确定度和扩展不确定度等基本概念的理解。
2．掌握电阻测量不确定度的评定方法。
二．实验仪器设备
1．直流稳压电源 一台 2．电流表
一只 3．电压表
一只
三．实验内容及方法
1． 电阻的测量
采用间接测量法进行电阻R 的测量，测量电路如图1-1所示。
图1-1 电阻测量图
在重复性条件下进行10次测量，取10次电压测量值的算术平均值作为电压的最佳估计值，取10次电流测量值的算术平均值作为电流的最佳估计值，利用下式计算出被测电阻的测量结果。
I
U
R
（1-1） 2． 电阻测量不确定度的评定
对于电阻R ，其测量结果的不确定度评定流程图如图1-2所示。
（1）根据电阻测量采用的间接测量法建立测量的数学模型，即R=U/I 。
（2）根据电压的最佳估计值和电流的最佳估计值，利用数学模型计算出电
R
阻R 的测量结果。
（3）评定电压和电流最佳估计值的标准不确定度。
Ⅰ）评定电压最佳估计值的标准不确定度 首先列出电压最佳估计值的不确定度主要来源： ① 10次重复测量中随机因素的影响产生的标准不确定度分量)(1U u ；
② 电压表不准确引入的标准不确定度分量)(2U u 。
（已知测量用电压表的最大允许误差为V 05.0±）
然后利用A 类评定确定标准不确定度分量)(1U u 及其自由度)(1U ν；利用B 类评定确定标准不确定度分量)(2U u 及其自由度)(2U ν。
最后利用下式评定出电压最佳估计值的标准不确定度)(U u 、相对标准不确定度)(rel U u 及其自由度)(U ν。
2
221)]([)]([)(U u U u U u +=
（1-2）
U U u U u )
()(rel =
（1-3）
)
()
()()()()(24
214
14U U u U U u U u U ννν+
=
（1-4）
Ⅱ）评定电流最佳估计值的标准不确定度 先列出电流最佳估计值的不确定度主要来源：
① 10次重复测量中随机因素的影响产生的标准不确定度分量)(1I u ； ② 电流表不准确引入的标准不确定度分量)(2I u 。
（已知测量用电流表的最大允许误差为A m 5.0±）
然后利用A 类评定确定标准不确定度分量)(1I u 及其自由度)(1I ν；利用B 类评定确定标准不确定度分量)(2I u 及其自由度)(2I ν。
最后利用下式评定出电流最佳估计值的标准不确定度)(I u 、相对标准不确
1-2 电阻测量不确定度评定流程图
定度)(rel I u 及其自由度)(I ν。
2221)]([)]([)(I u I u I u += （1-5）
I
I u I u )
()(rel =
（1-6） )
()
()()()()(24
214
14I I u I I u I u I ννν+
=
（1-7）
（4）评定电阻的合成标准不确定度。
考虑输入量电压和电流不相关，且1-==UI I U
R ，利用下式评定出电阻测量
结果的相对合成标准不确定度)(rel R u c 以及有效自由度eff ν。
2rel 2rel rel )]()1[()](1[)(I u U u R u c ⨯-+⨯= （1-8）
)
()
()()()(4
rel 4
rel 4
rel I I u U U u R u c eff ννν+=
（1-9）
（5）评定电阻的扩展不确定度。
根据电阻可能值的分布及有效自由度确定包含因子k （置信概率取95%） ，利用下式评定出电阻测量结果的相对扩展不确定度)(rel R U 。
)()(rel rel R u k R U c ⨯= （1-10）
（6）电阻的测量不确定度报告。
写出电阻的完整测量结果以及有效自由度。
四．实验步骤
【步骤】
① 连接好电路，开始实验。
② 分别记录10次电压测量值和10次电流测量值于表1-1和表1-2中。
③ 根据电阻R 的测量不确定度评定流程图，评定出电阻测量结果的测量不确定度。
表1-1电压测量数据记录表
表1-2电流测量数据记录表
指导
测量10组数据，根据所给公式，逐步计算出误差值。