論溫度試驗(yàn)箱開(kāi)展溫度試驗(yàn)不確定度評(píng)定方法

楊雨航

摘? 要：不確定度是影響溫度試驗(yàn)箱測(cè)量結(jié)果的重要指標(biāo)。文章介紹了溫度試驗(yàn)箱不確定度的評(píng)定方法，首先簡(jiǎn)述了不確定度的評(píng)定方法;然后給出了合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度的計(jì)算公式;最后利用實(shí)例對(duì)溫度試驗(yàn)箱的不確定度計(jì)算過(guò)程進(jìn)行了說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：不確定度;溫度試驗(yàn);評(píng)定方法

中圖分類號(hào)：TB9? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）31-0139-02

Abstract： Uncertainty is an important indicator affecting the measurement results of temperature test chambers. This paper introduces the evaluation method of uncertainty in temperature test chamber. Firstly， the evaluation method of uncertainty is briefly introduced. Then the calculation formula of synthetic standard uncertainty and extended uncertainty is given. Finally， the example is used to test the temperature test chamber， and the uncertainty calculation process is described.

Keywords： uncertainty; temperature test; evaluation method; high and low temperature test chamber

1 概述

溫度試驗(yàn)箱是電子產(chǎn)品和部件做溫度試驗(yàn)的關(guān)鍵設(shè)備，其試驗(yàn)箱溫度的準(zhǔn)確度直接關(guān)系到產(chǎn)品可靠性的檢測(cè)及評(píng)定，為了確保能夠滿足與環(huán)境試驗(yàn)相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)溫度范圍的要求，以及準(zhǔn)確判斷環(huán)境測(cè)試條件是否滿足規(guī)范中所要求的溫度上下限，需要對(duì)環(huán)境試驗(yàn)中高低溫試驗(yàn)箱的溫度性能進(jìn)行量化分析，對(duì)其溫度性能的測(cè)量不確定度進(jìn)行全面評(píng)定。國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范《環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備溫度、濕度校準(zhǔn)規(guī)范》（JJF1101-2003）附錄D中“環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備溫度偏差校準(zhǔn)結(jié)果不確定度的分析”局限于試驗(yàn)箱中心點(diǎn)溫度偏差校準(zhǔn)結(jié)果不確定度分析，當(dāng)溫度試驗(yàn)箱容積較大時(shí)，內(nèi)部不同點(diǎn)溫度存在明顯差異，采用這種方法具有局限性，不能全面評(píng)定校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度[1]。本文在此基礎(chǔ)上，以本單位高低溫試驗(yàn)箱為例，介紹溫度試驗(yàn)箱不確定度評(píng)定方法及過(guò)程。

2 溫度試驗(yàn)箱不確定度的評(píng)定方法

2.1 不確定度的A類評(píng)定

A類評(píng)定是對(duì)試驗(yàn)結(jié)果不確定值的一種評(píng)定，通常采用多次、重復(fù)的試驗(yàn)，并利用統(tǒng)計(jì)方法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，稱為統(tǒng)計(jì)不確定度。一般情況下，A類評(píng)定在測(cè)量模型中不確定或者不完全掌握某個(gè)輸入量的信息時(shí)才使用，因?yàn)锳類評(píng)定需要進(jìn)行重復(fù)性試驗(yàn)，并且要花費(fèi)大量的時(shí)間、精力和金錢。

假定溫度條件為t0，通過(guò)n次獨(dú)立重復(fù)測(cè)量，得到溫度測(cè)量值分別為t1，t2...tn，表示為t1～n，那么，此溫度箱開(kāi)展溫度試驗(yàn)的A類不確定度（？滋A）可表示為：

2.2 不確定度的B類評(píng)定

如果能夠掌握測(cè)量模型中的每一個(gè)輸入量信息，只需要做不確定度的B類評(píng)定，沒(méi)有必要進(jìn)行重復(fù)性試驗(yàn)的A類評(píng)定，這樣也得不償失。通常情況下，在實(shí)際的溫度測(cè)試過(guò)程中，如果能夠確定溫度箱的校準(zhǔn)、溫度箱的溫度偏差、溫度箱的空間均勻性、溫度箱溫度波動(dòng)度、溫度箱示值分辨力等，就可以不進(jìn)行多次重復(fù)的試驗(yàn)，而用非統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行表示，這就可以歸為B類不確定度，稱為非統(tǒng)計(jì)不確定度[2]。

B類評(píng)定則是先估計(jì)被評(píng)定的（變）量的變化范圍，再按變量可能的分布情況反算標(biāo)準(zhǔn)偏差（即標(biāo)準(zhǔn)不確定度）。利用B類評(píng)定計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)不確定度的流程圖如下：

參照?qǐng)D1所示，分別對(duì)溫度箱的校準(zhǔn)、溫度箱的溫度偏差、溫度箱的空間均勻性、溫度箱溫度波動(dòng)度、溫度箱示值分辨力進(jìn)行分析，并計(jì)算每一項(xiàng)產(chǎn)生的不確定度。

以溫度箱的校準(zhǔn)為列，通常從校準(zhǔn)報(bào)告上可以查看設(shè)備的校準(zhǔn)偏差為α， 概率分布為正態(tài)分布，根據(jù)表1可以查看概率分布（P）和包含因子（k）的關(guān)系。不確定度分量為：

由于人員能力素質(zhì)不斷提升、技術(shù)手段不斷更新，B類不確定度的來(lái)源也會(huì)隨之發(fā)生變化。

2.3 不確定度合成

完成對(duì)A類不確定度以及所有B類不確定度的分析之后，有的A類評(píng)定和B類評(píng)定分量都需要統(tǒng)一到標(biāo)準(zhǔn)不確定度的程度上才能合成，需要將所有不確定的分量進(jìn)行合成，合成公式如下：

2.4 擴(kuò)展不確定度

擴(kuò)展不確定度是一個(gè)確定測(cè)量結(jié)果區(qū)間的量，表示被測(cè)量之值分布的大部分包含在這個(gè)區(qū)間內(nèi)。k表示置信概率（置信水平，也就是包含因子），通過(guò)表1概率分布與包含因子k的關(guān)系。根據(jù)需要找出所需概率對(duì)應(yīng)的包含因子k，那么此溫度箱開(kāi)展溫度試驗(yàn)時(shí)的擴(kuò)展不確定就可以表示為：

3 溫度試驗(yàn)箱開(kāi)展溫度試驗(yàn)不確定度評(píng)定實(shí)例

假設(shè)此溫度箱開(kāi)展溫度試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)7次獨(dú)立重復(fù)測(cè)量，得到溫度測(cè)量值如下：69.6℃、70.3℃、70.2℃、69.8℃、70.2℃、69.5℃、69.7℃。通過(guò)校準(zhǔn)報(bào)告得知校準(zhǔn)偏差為0.3℃，最大溫度偏差-0.4℃，最小溫度偏差-1.9℃，溫度箱溫度均勻度為1.4℃，溫度箱溫度波動(dòng)度為0.4℃，故引入的測(cè)量結(jié)果偏差為0.2℃，同時(shí)溫度箱示值分辨力為0.1℃，那么不確定度的計(jì)算過(guò)程如下：

3.1 計(jì)算A類不確定度

利用公式（1）可以求得？滋A=0.244。

3.2 計(jì)算B類不確定度

3.2.1 溫度箱校準(zhǔn)引起的不確定度

由于溫度箱校準(zhǔn)引起的不確定度概率分布為正態(tài)分布，置信度為95%，包含因子k=2，其區(qū)間半寬度α=0.3℃。

根據(jù)公式（2），可知由溫度箱校準(zhǔn)引起的不確定度分量為：

4 結(jié)束語(yǔ)

溫度試驗(yàn)箱的不確定度直接影響測(cè)量溫度結(jié)果的可靠性，擴(kuò)展不確定度是確定測(cè)量結(jié)果置信區(qū)間的重要手段。合理、準(zhǔn)確地評(píng)定溫度試驗(yàn)箱測(cè)量結(jié)果的不確定度，是確保所測(cè)量物品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

參考文獻(xiàn)：

[1]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.JJF1101-2003.環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備溫度、濕度校準(zhǔn)規(guī)范[S].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003：10-12.

[2]賴煜東.實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可中測(cè)量不確定度的評(píng)定[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2015，42（6）：71-72.