电容示值测量结果的不确定度评定

陈新运（广州广电计量检测无锡有限公司合肥分公司，安徽　合肥　230031）



电容示值测量结果的不确定度评定

陈新运
（广州广电计量检测无锡有限公司合肥分公司，安徽合肥230031）

本次测量1 000pF和10pF电容值，依据JJG183-1992标准电容器检定规程的要求，采用直接测量法对参加本次电容测量审核计划的样品（电容器型号为GenRad 1404-A、1404-C，编号分别为D2-07521129、D2-08471161）的测量结果进行不确定度评定。

电容值；测量；不确定度

1　数学模型

待校电容的示值误差∆C可表示为：

∆C=Cx-Cy（1）

式（1）中：Cx为电容箱的电容示值，pF；Cy为标准LCR数字电桥电容的测量值，pF。

2　方差及灵敏系数

3　1 000pF电容值的测量结果不确定度估算

3.1计量标准器引入的标准不确定度

3.1.1计量标准器LCR数字电桥1693的测量误差引入的标准不确定度u1（Cy1）。在测量过程中引用了上级检定证书给出数字电桥1693在1 000pF的示值数据进行修正，由LCR数字电桥1693的检定证书得知其示值的扩展不确定度U=0.01%，k=2，则由标准器测量误差引入的不确定分量为：u1（Cy1）=1 000×0.01%/2=0.05pF。

3.1.2计量标准器LCR数字电桥1693的年不稳定性引入的标准不确定度u1（Cy1）。根据往年的上级检定证书得出数字电桥1693在1 000pF的示值数据的年不稳定性为±0.01%，误差概率服从均匀分布，k=，则由标准器测量误差引入的不确定分量为：u1（Cy2）=1 000×0.01%/≈0.06pF。

3.1.3分辨率引入标准不确定度u1（Cy2）。LCR数字电桥1693测量1 000pF电容时分辨率为0.10pF，区间半宽为0.05pF，覆盖因子为k=，则由标准器分辨率引入的不确定度分量为：u1（Cy3）=0.05/≈0.03pF。

3.2测量重复性引入的标准不确定度u1（Cx）

用A类标准不确定度评定，重复测量10次，所得数据如表1所示。

表1　1000pF电容值测量结果

3.3合成标准不确定度

3.4扩展不确定度

各主要分量均可视为正态分布，当包含概率95%时，包含因子k=2，则：

4　10pF电容值的测量结果不确定度估算

4.1计量标准器引入的标准不确定度

4.1.1计量标准器LCR数字电桥1693的测量误差引入的标准不确定度u2（Cy1）。根据数字电桥1693的说明书得知在10pF示值的最大允许误差为±0.05%，误差概率服从均匀分布，k=，则由标准器测量误差引入的不确定分量为：u2（Cy2）=1 000×0.05%/≈0.002 9pF。

4.1.2分辨率引入标准不确定度u1（Cy2）。LCR数字电桥1693测量10pF电容时分辨率为0.001pF，区间半宽为0.005pF，覆盖因子为k=，则由标准器分辨率引入的不确定度分量为：u1（Cy2）=0.005/≈0.000 3pF。

4.2测量重复性引入的标准不确定u1（Cx）

用A类标准不确定度评定，重复测量10次，所得数据如表3所示。

表3　10pF电容值测量结果

4.3合成标准不确定度

4.4扩展不确定度

各主要分量均可视为正态分布，当包含概率95%时，包含因子k=2，则：U2=k×uc2（ΔC）=2×0.003=0.006pF。

样品到达实验室后，在恒温条件（20±5）℃下放置24h以后进行测量。影响测量结果的因素有被校电容不稳定性、标准装置测量误差、标准装置的不稳定性、标准装置分辨率等；环境条件（温度、湿度、电磁场）的变化等，这些因素都将对测量结果贡献不确定度分量。根据分析，其中标准装置测量误差、标准装置的不稳定性、标准装置的分辨率和测量结果不稳定是测量不确定度的主要来源，其他因素的影响可以忽略不计［1，2］。

［1］钱斌.1000pF电容器示值误差测量不确定度评定［J］.工业计量，2013（3）：57-58.

［2］王克强，赵燕坤.高压标准电容器示值误差的测量不确定度评定［J］.华北电力技术，2004（10）：4-6.

Capacitance Uncertainty Evaluation of Measuring Results of Indication

Chen Xinyun
（Guangzhou Radio and Television Measurement and Detection Wuxi Co.Ltd.Hefei Branch，Hefei Anhui 230031）

This measure 1 000 pF and 10 pF capacitance value，according to the JJG183-1992 standard capacitor code requirements，the uncertainty evaluation of the measurement results of the sample（capacitor type GenRad 1404-A，1404-C，numbered D2-07521129 and D2-08471161 respectively）which participated in the capacitance measurement audit plan was carried out by using the direct measurement method.

capacitance value；measurement；uncertainty

TM53

A

1003-5168（2016）04-0132-02

2016-03-19

陈新运（1984-），男，本科，助理工程师，研究方向：计量检测。