数字多用表校准结果不确定度评定

陈光辉

（遵义市产品质量检验检测院，贵州 遵义 563000）

数字多用表是一种测量项目比较多（可以测量交直流电压电流及电阻），每一个测量项目的测量量程也比较多的多参数、多量程的测量仪表，其校准结果以十进制显示。按照测量结果的不确定度的评定要求，每一个项目的每一个量程都需要进行不确定度评定[1]，其评定过程非常繁琐，因此本文仅仅在每一个项目中选择一个特殊的校准点进行不确定度评定，本文在直流电压为10 V，直流电流为100 mA，交流电压为100 mV（1kHz），交流电流为1 A（1kHz），直流电阻为10 MΩ，五个典型的校准点处对它的结果进行不确定度评定。

1 概述

1.1 测量依据：JJF1033-2016《计量标准考核规范》与JJF 1587-2016《数字多用表校准规范》[2]。

1.2 环境条件：温度：21.2℃湿度：55.7%RH。

1.3 测量标准：TD1880 多功能精密校准器、8588A 标准数字多用表。

1.4 被测对象：8846A 数字多用表。

1.5 测量方法

测量方法的选择与标准器的选择息息相关，校准规范JJF1587-2016 中有明确规定：数字多用表的校准装置其每一个对应的功能，对应量程的最大允许误差的绝对值或者不确定度都应当小于或等于被校数字多用表的相应功能，相应量程的最大允许误差绝对值的1/3。倘若多功能精密校准器的最大允许误差或不确定度合乎前文，那么可以优先选择标准源法，这样在操作过程中比较方便快捷，否则选用标准表法。本文中直流电压的校准使用的是标准表法，其他项目校准使用的是标准源法。

1.5.1 标准表法

按照图1 连接多功能精密校准器、标准数字多用表和被校数字多用表。调节多功能精密校准器的输出值，读取的标准数字多用表的示值就是校准的标准值。

图1 标准表法示意图

1.5.2 标准源法

按照图2 连接多功能精密校准器和被校数字多用表，多功能精密校准器直接输出的示值为校准结果的标准值。

图2 标准源法示意图

本文中使用的多功能精密校准器在直流电压挡最大允许误差不满足在JJF1587-2016 中的要求，而标准数字多用表满足要求，所以除了校准直流电压用标准表法外，其他项目用标准源法。

2 测量模型及不确定传播公式

2.1 测量模型

倘若ZN是标准值，ZX是被校数字多用表的显示值，由测量标准的使用说明书可以得到，对于标准数字多用表以及多功能精密校准器，当它们在符合校准规范的条件下，由于温度等其他因素带来的影响可以忽视不计，所以得到：

考虑到分辨力对校准结果的影响，测量模型可以转换为：

2.2 不确定度传播公式[3]

2.3 灵敏系数

3 标准不确定度的评定

在符合校准规范的条件下，对校准点直流电压10 V，直流电流100 mA，交流电压100 mV（1kHz），交流电流1 A（1kHz），直流电阻10 MΩ 进行10 次重复性测量，测量结果如表1。

表1 各校准点的重复性试验数据

3.1 直流电压（标准表法）

3.1.1 标准不确定度分量μ(ZX)

由重复性试验数据可以得到测量结果的平均值：

3.1.2 标准不确定分量μ(δZX)

由实验可得被校数字多用表在直流电压10 V 点处的分辨力为1×10-5V，倘若在±5×10-6V 区间内为均匀分布，则有：

3.2 直流电流（标准源法）

3.2.1 标准不确定度分量μ(ZX)

3.2.2 标准不确定分量μ(δZX)

由实验可得被校数字多用表在直流电流100 mA 点处的分辨力为1×10-4mA，倘若它在±5×10-5mA 区间范围内是均匀分布的，所以：

3.3 交流电压（标准源法）

3.3.1 标准不确定度μ(ZX)

由重复性试验数据可以得测量结果的平均值：

3.3.2 标准不确定μ(δZX)

由实验可知被校数字多用表在交流电压100 mV（1kHz）点处的分辨力为1×10-4mV，假设它在±5×10-5mV区间范围内是均匀分布的，因此：

3.3.3 标准不确定度μ(ZN)

标准数字多用表经由上级计量标准校准溯源，校准结果符合标准数字多用的最大允许误差。而它的使用说明书中给出其在交流电压100 mV（1kHz）点处的最大允许误差为：

3.4 交流电流（标准源法）

3.4.1 标准不确定度μ(ZX)

由重复性试验数据可以得到测量结果的平均值：

3.4.2 标准不确定μ(δZX)

由实验可知被校数字多用表在交流电流1 A（1kHz）点处的分辨力为1×10-6A，倘若它在±5×10-7A 区间范围内是均匀分布的，因此：

3.4.3 标准不确定度μ(ZN)

多功能精密校准器经由上级计量标准校准溯源，校准结果符合多功能精密校准器的最大允许误差。而它在该量程处的最大允许误差为：

3.5 直流电阻（标准源法)

3.5.1 标准不确定度μ(ZX)

从目前来说，对于无机固态电解质的研究报道较少，主要因为在电解质中的离子迁移比较困难，导致电导率变低，进而限制了在那电池中的使用。提高电导率，是未来无机固态电解质发展的主要方向。

由重复性试验数据可以得到测量结果的平均值：

3.5.2 标准不确定μ(δZX)

由实验可知被校数字多用表在电阻10 MΩ 点处的分辨力为1×10-5MΩ，假设它在±5×10-6MΩ 区间范围内是均匀分布，因此：

3.5.3 标准不确定度μ(ZN)

多功能精密校准器经由上级计量标准校准溯源，校准结果符合多功能精密校准器的最大允许误差，而它在该量程范围内的最大允许误差为：

4 不确定度分量汇总

见表2。

表2 不确定分量汇总表

5 扩展不确定度

依照校准规范JJF1033-2016，在校准时因为分辨力和重复性引入的标准不确定度分量只取大者；扩展不确定度等于两倍的合成标准不确定度。所以有：

5.1 直流电压

5.2 直流电流

5.3 交流电压

5.4 交流电流

5.5 直流电阻

6 结论

本文根据JJF 1587-2016 对数字多用表多用表进行校准，校准方法是标准表法和标准源法；并对校准项目：直流电压、直流电流、交流电压、交流电流、直流电阻的一个校准点的不确定度进行了详细的评定。其余的校准点可以按照相同的方法进行评定。