低温试验测量结果的不确定度评定

赵春娇

（河北省电子信息产品监督检验院，河北石家庄，050071）

低温试验测量结果的不确定度评定

赵春娇

（河北省电子信息产品监督检验院，河北石家庄，050071）

文章阐述了低温比对试验中的不确定度评定过程。关键词：不确定度；低温试验

0 前言

电工电子产品低温试验是环境试验中的一项内容，虽然低温试验不属于直接给出数值型结果的定量检测，但明了试验过程中影响因子仍是必要的，这可以使我们掌握正确的试验方法和得到准确可靠的试验结果。本文通过对低温试验中各种影响因素进行分析，给出了测量不确定度的评定过程。

1 概述

比对试验样品为可恢复式压力型温控器，试验操作的参考标准为GB/T2423.1-2001《电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验A：低温》中“第二篇 试验Ab：非散热试验样品温度渐变的低温试验”部分。该部分的具体要求为试验箱（室）内温度变化速率不大于1K/min（不超过5min时间的平均值）。试验的基本步骤是将温控器连接好后（建议导线横截面积≤0.5mm2），将整个温控器放入低温箱中，接通电路，试验供电电源要求为220V±5%，50Hz±1%，实际试验中采用6210型数字式交流电源供应器供电，满足试验要求。开启低温箱，从常温开始降温，观察氖灯状态，至氖灯熄灭或降温至-40℃，记录氖灯熄灭瞬间低温箱的温度。

环境条件：温度23℃±5℃，相对湿度45%~75%，大气压力86kPa~106kPa。

试验仪器：超低温调温箱，型号：PG-2G。该仪器主要技术指标如表1所示：

表1 技术指标列表 单位℃

2 数学模型

2.1 数学模型

由于温度值可以直接由低温箱自带的显示装置上读取，故：

2.2 方差与传播系数

3 测量不确定度的分析

低温箱的温度显示的测量不确定度的主要来源有：各种随机影响引起的测量重复性；

低温箱的温度指示精度；

低温箱的温度指示分辨率；

低温箱的温场均匀度；

低温箱的温度波动度。

4 A类、B类标准不确定度分量的评定

4.1 A类标准不确定度分量的评定

测量人员连接测试系统，由于该温控器的稳定性较好，故可进行多次测量，在试验过程中进行了n=5次的独立重复测量，测量数据和有关计算数据列于表2。

表2 氖灯熄灭瞬间温度示值测量和计算

注：多次测量必须在重复测量条件下进行。重复性条件指：

a)相同的测量程序；

b)相同的测量人员；

c)在相同条件下使用相同的测量设备；

d)相同的地点；

e)短时间内重复测量，所谓短时间，一般理解为其他条件能充分保证的时间。

实验中进行了5次重复测量，则根据贝赛尔公式，可得氖灯熄灭瞬间低温箱显示温度值的单次测量实验标准差：

因为实际检测中只是进行1次测量，读数为-37.5℃， 所以由式（1.5）计算的，即A类标准不确定度分量

4.2 B类标准不确定度分量的评定

根据使用说明书，低温箱的温度指示误差为±0.8℃，则确定其最大允许误差的区间半宽度为0.8℃，设在该区间为均匀分布，则，其标准不确定度分量为为：

4.2.2 由低温箱的温度指示分辨率引入的标准不确定度分量：

低温箱的分辨力为0.1℃，读数时量化误差以等概率出现在半宽为0.1/2℃的区间内，为确切已知量，则为0.05℃，设在该区间内为均匀分布，则，其标准不确定度分量为：

根据使用说明书，低温箱的温场均匀度为±0.5℃，则确定其区间半宽度为0.5℃，设在该区间为均匀分布，则，其标准不确定度分量为为：

表3 低温箱显示的温度值T测量不确定度一览表

根据使用说明书，低温箱的温度波动度为±0.3℃，则确定其区间半宽度为0.3℃，设在该区间为均匀分布，则，其标准不确定度分量为

为：

4.2.5 B类标准不确定度分量的合成

各B类标准不确定分量互不相关，可利用方和根法进行合成：

5 标准不确定度的合成

6 相对扩展不确定度评定

低温箱显示的温度值T属于正态分布，其标准不确定度的置信概率大约为68%左右，为提高可靠性，通常取置信水准，相应的包含因子。则低温箱显示的温度值T测量的扩展不确定度（置信水准）：

7 低温箱显示的温度值T的测量不确定度汇总和报告

7.1 测量不确定度汇总

通过以上分析评定，我们将测量不确定度按其来源、类型、数值、概率分布、包含因子（置信因子）、标准不确定度、灵敏系数等进行汇总，以便于校核和检查。汇总表见表3：

7.2 低温箱显示的温度值T的测量不确定度报告

[1] GB/T2423.1-2001《电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验A：低温》

[2] 《常用测量不确定度评定方法及应用实例》上海市计量测试技术研究院 编著 中国计量出版社

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