低溫試驗測量結果的不確定度評定

趙春嬌

（河北省電子信息產品監督檢驗院，河北石家莊，050071）

低溫試驗測量結果的不確定度評定

趙春嬌

（河北省電子信息產品監督檢驗院，河北石家莊，050071）

文章闡述了低溫比對試驗中的不確定度評定過程。關鍵詞：不確定度；低溫試驗

0 前言

電工電子產品低溫試驗是環境試驗中的一項內容，雖然低溫試驗不屬于直接給出數值型結果的定量檢測，但明了試驗過程中影響因子仍是必要的，這可以使我們掌握正確的試驗方法和得到準確可靠的試驗結果。本文通過對低溫試驗中各種影響因素進行分析，給出了測量不確定度的評定過程。

1 概述

比對試驗樣品為可恢復式壓力型溫控器，試驗操作的參考標準為GB/T2423.1-2001《電工電子產品環境試驗 第2部分：試驗方法 試驗A：低溫》中“第二篇 試驗Ab：非散熱試驗樣品溫度漸變的低溫試驗”部分。該部分的具體要求為試驗箱（室）內溫度變化速率不大于1K/min（不超過5min時間的平均值）。試驗的基本步驟是將溫控器連接好后（建議導線橫截面積≤0.5mm2），將整個溫控器放入低溫箱中，接通電路，試驗供電電源要求為220V±5%，50Hz±1%，實際試驗中采用6210型數字式交流電源供應器供電，滿足試驗要求。開啟低溫箱，從常溫開始降溫，觀察氖燈狀態，至氖燈熄滅或降溫至-40℃，記錄氖燈熄滅瞬間低溫箱的溫度。

環境條件：溫度23℃±5℃，相對濕度45%~75%，大氣壓力86kPa~106kPa。

試驗儀器：超低溫調溫箱，型號：PG-2G。該儀器主要技術指標如表1所示：

表1 技術指標列表 單位℃

2 數學模型

2.1 數學模型

由于溫度值可以直接由低溫箱自帶的顯示裝置上讀取，故：

2.2 方差與傳播系數

3 測量不確定度的分析

低溫箱的溫度顯示的測量不確定度的主要來源有：各種隨機影響引起的測量重復性；

低溫箱的溫度指示精度；

低溫箱的溫度指示分辨率；

低溫箱的溫場均勻度；

低溫箱的溫度波動度。

4 A類、B類標準不確定度分量的評定

4.1 A類標準不確定度分量的評定

測量人員連接測試系統，由于該溫控器的穩定性較好，故可進行多次測量，在試驗過程中進行了n=5次的獨立重復測量，測量數據和有關計算數據列于表2。

表2 氖燈熄滅瞬間溫度示值測量和計算

注：多次測量必須在重復測量條件下進行。重復性條件指：

a)相同的測量程序；

b)相同的測量人員；

c)在相同條件下使用相同的測量設備；

d)相同的地點；

e)短時間內重復測量，所謂短時間，一般理解為其他條件能充分保證的時間。

實驗中進行了5次重復測量，則根據貝賽爾公式，可得氖燈熄滅瞬間低溫箱顯示溫度值的單次測量實驗標準差：

因為實際檢測中只是進行1次測量，讀數為-37.5℃， 所以由式（1.5）計算的，即A類標準不確定度分量

4.2 B類標準不確定度分量的評定

根據使用說明書，低溫箱的溫度指示誤差為±0.8℃，則確定其最大允許誤差的區間半寬度為0.8℃，設在該區間為均勻分布，則，其標準不確定度分量為為：

4.2.2 由低溫箱的溫度指示分辨率引入的標準不確定度分量：

低溫箱的分辨力為0.1℃，讀數時量化誤差以等概率出現在半寬為0.1/2℃的區間內，為確切已知量，則為0.05℃，設在該區間內為均勻分布，則，其標準不確定度分量為：

根據使用說明書，低溫箱的溫場均勻度為±0.5℃，則確定其區間半寬度為0.5℃，設在該區間為均勻分布，則，其標準不確定度分量為為：

表3 低溫箱顯示的溫度值T測量不確定度一覽表

根據使用說明書，低溫箱的溫度波動度為±0.3℃，則確定其區間半寬度為0.3℃，設在該區間為均勻分布，則，其標準不確定度分量為

為：

4.2.5 B類標準不確定度分量的合成

各B類標準不確定分量互不相關，可利用方和根法進行合成：

5 標準不確定度的合成

6 相對擴展不確定度評定

低溫箱顯示的溫度值T屬于正態分布，其標準不確定度的置信概率大約為68%左右，為提高可靠性，通常取置信水準，相應的包含因子。則低溫箱顯示的溫度值T測量的擴展不確定度（置信水準）：

7 低溫箱顯示的溫度值T的測量不確定度匯總和報告

7.1 測量不確定度匯總

通過以上分析評定，我們將測量不確定度按其來源、類型、數值、概率分布、包含因子（置信因子）、標準不確定度、靈敏系數等進行匯總，以便于校核和檢查。匯總表見表3：

7.2 低溫箱顯示的溫度值T的測量不確定度報告

[1] GB/T2423.1-2001《電工電子產品環境試驗 第2部分：試驗方法 試驗A：低溫》

[2] 《常用測量不確定度評定方法及應用實例》上海市計量測試技術研究院 編著 中國計量出版社

Uncertainty evaluation of Low-temperature test

Zhao Chunjiao
（Hebei Provincial Electronic and information products supervision and Inspection Institute，Hebei Shijiazhuang,050071)

The article discusses the uncertainty evaluate process of low-temperature test.

uncertainty;low-temperature