測量人體溫度的紅外耳溫計示值修正值的測量不確定度評定

摘要:測量人體溫度的紅外溫度計是利用探頭和被測對象之間輻射交換測量人體溫度的儀器，而紅外耳溫計是利用耳道和鼓膜與探測器間的紅外輻射交換測量體溫的儀器。本文主要介紹了紅外耳溫計示值修正值的測量不確定度評定方法。

關鍵詞:人體溫度 紅外耳溫計 不確定度評定

1 概述

1.1 測量依據:JJF1107-2003《測量人體溫度的紅外溫度計校準規范》。

1.2 測量環境:溫度(18~28)℃;相對濕度(30~70)%RH。

1.3 測量標準:黑體輻射源。

1.4 被測對象:Braun公司生產的6023型紅外耳溫計為例，評定在溫度點37℃紅外耳溫計示值修正值的測量不確定度。

工作溫度范圍:(35.0~42.0)℃

最小分辨力:0.1℃

1.5 測量過程:

將黑體輻射源的溫度設定在所要校準的溫度點上，再把紅外耳溫計與黑體輻射源在測試溫度、濕度條件下穩定至少30min或更長(如制造商規定)時間后，用紅外耳溫計在其校準模式下對黑體進行不少于4次的測量讀數。

2 數學模型

紅外耳溫計示值修正值的數學模型為:

式中:△ti—紅外耳溫計示值修正值(℃);

tBi—黑體溫度(℃);

i—紅外耳溫計測量黑體溫度平均值(℃);

ti，j—紅外耳溫計在校準模式下測量黑體溫度tBi時的第j個溫度讀數;j表示讀數的順序(℃);

3 方差與靈敏系數

3.1 方差:

3.2 靈敏系數

4 標準不確定度分量評定

4.1 黑體輻射源輻射溫度引入的標準不確定度u(tBi)1。

4.1.1 黑體輻射源示值修正值引入的標準不確定度u(tBi)1。

取自黑體輻射源校準證書。擴展不確定度U=0.08℃，k=2。u(tBi)1=0.04℃。其不可靠程度取10%，故自由度為:v11=50。

4.1.2 環境溫度差異對復現控溫溫度影響所引入的標準不確定度u(tBi)2。

黑體輻射源校準環境溫度20℃，紅外耳度計校準環境溫度22℃。紅外耳度計校準與黑體輻射源校準實驗都使用黑體輻射源控溫器測溫示值確定復現空腔壁面溫度。控溫器溫度測量示值受環境溫度變化影響不超過0.03℃/10℃，故環境溫度差異為2℃時，控溫器溫度測量示值變化不超過0.006℃。按均勻分布評定，則u(tBi)2=0.003℃，其不可靠程度取10%，故自由度為:v12=50。

4.1.3 控溫短期穩定性引入的標準不確定度u(tBi)3

黑體輻射源控溫穩定度為0.01℃/30min，按均勻分布評定，則 u(tBi)3=0.006℃，其不可靠程度取10%，故自由度為:v13=50。

4.1.4 黑體空腔輻射溫度不均勻性引入的標準不確定度 u(tBi)4

黑體空腔輻射溫度不均勻性為0.02℃，按均勻分布評定，則u(tBi)4=0.012℃，其不可靠程度取10%，故自由度為:v14=50。

4.1.5 輸入量tBi的標準不確定度u(tBi)的計算

由公式(2)、(3)計算得到u(tBi)，v1。

則u(tBi)=0.042℃

v1=60。

4.2 紅外耳溫計測量示值引入的標準不確定度u(i)。

4.2.1 紅外耳度計測量重復性引入的標準不確定度u(i)1

重復性實驗按照規范要求測量4次，數據如下:36.9℃，36.9℃，36.9℃，37.0℃;用極差法。則最大差值為0.1℃，其中當測量次數為4時極差系數C=2.06。則標準偏差s=0.1/2.06=0.049℃，u(i)1 ==0.024℃，v21=3。

4.2.2 紅外耳度計分辨力引入的標準不確定度u(i)2

紅外耳溫計分辨力為0.1℃，按均勻分布評定，則u(i)2 =0.029℃，其不可靠程度取10%，故自由度為:v13=50。

4.2.3 輸入量i的標準不確定度u(i)的計算

由公式(4)、(5)計算得到u(i)，v2。

則u(i)=0.038℃

v2=16。

5 標準不確定度分量一覽表

6 合成標準不確定度評定

輸入量tBi、i彼此獨立不相關，所以合成標準不確定度可用下式得到:

7 有效自由度計算

由有效自由度計算公式:

則37℃:veff =56，取有效自由度為50。

8 計算擴展不確定度評定

取p=95%，按veff=50查t分布表得tp(veff)=2.01，則擴展不確定度

37℃:U95=tp(veff)×uc(△ti)=0.2℃

9 測量不確定度的報告與表示

紅外耳溫計示值修正值測量結果的擴展不確定度為:

37℃:U95=0.2℃veff=50。