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电阻箱自动检定和测量结果不确度评定 　　摘要：针对使用电阻电桥进行检定时，由于测量操作繁琐带来的检测速度慢、检定人员工作强度大、效率低等问题，本文介绍了一种实现对直流电阻自动检定与对其测量结果的不确定度自动评定的方法。 关键词：直流；电阻箱；自动检定；测量不确定度评定 中图分类号：TM131.3文献标识码：A文章编号： 前言 目前国内对电阻箱进行检定的主要是采用恒流源法电阻法相结合。恒流源法是利用数字多用表的电压功能对小于105 Ω的阻值进行自动检定，电阻法是利用数字多用表电阻功能对（105～107）Ω的阻值进行自动检定，来实现0.01级宽范围直流电阻箱的整体自动检定和测量不确定度的自动评定。电阻箱检定数据计算及结果的相关有不确定度计算，数据工作量非常大，为此，编制开发一套软件，可以使电阻箱检定重复而又繁重的工作变得简易而高效。软件根据数学模型，对被测的数据结果进行相应的理论计算（A类不确定度），同时根据标准装置的相应量程采用B类方法进行评定，再将上述结果进行合成不确定度的计算，最后进行扩展不确定度的评定。 1 、电阻箱的测量方法 测量依据国家检定规程进行，在参考条件下，利用标准电阻、恒流源以及数字多用表电压档通过测量标准电阻和被检电阻箱上的电压，从而确定被检电阻箱的电阻值。 1.1、数字表的直接测量法 当数字欧姆表或数字多用表欧姆档测量电阻时带来的扩展不确定度小于被检等级指数的1/3时，可直接用欧姆表或数字多用表的欧姆档测量被检电阻箱Rx的电阻值，检定结果为： Rx=Bx 式中：Bx——欧姆表显示读数。 1. 2、恒流源法 利用标准电阻、恒流源以及数字电压表通过测量标准电阻和被检电阻箱上的电压，从而确定被检电阻箱的电阻值。在测量装置引入的扩展不确定度(k=3)小于被检等级指数的1/3时，便可测得被检电阻箱的值。基本工作原理图如图所示。 图1 将开关K与UN接通，调节恒流源输出，使数字电压表读数UN与标准电阻的实际值RN(RN=R20[1+α(t-20)+β(t-20)2]，t为环境温度)一致。此时有： (1) 将开关K与UX接通，数字电压表读数为UX ，此时有： (2) 由式(1)和(2)得： (3) 由于UN与RN数值“一致”，UN/RN的数值为10n，n为整数，因此，RX的数值为：{RX}={UX}×10n，从而实现被测电阻的直读，这就是该测量系统的工作原理。 计算机通过并行口IEEE488和数字多用表连接起来，自动采集、处理数据，自动生成打印证书，同时对测量结果进行不确定度评定。 2 、电阻箱示值误差测量结果不确定度的计算 2.1电阻箱示值误差的数学模型为： ΔR =Rx－Rn . （1） 式中：Rx——被测电阻箱示值； Rn——电阻箱实际值； ΔR——被测电阻箱示值的绝对误差。 2.2标准不确定度的评定 由于在符合要求的标准校验温湿度下，温湿度环境对测量结果的影响可以忽略。同样由于测量方法采用恒流源法，恒流源输出电流是同时经过被测电阻Rx，内标准电阻Rn，在高采样频率下，标准恒流源引入的不确定度可以忽略。故根据数学模型，被测电阻箱示值误差测量结果的不确定度取决于输入量Rx，Rn的不确定度。即以下三方面： a)、被测电阻箱测量重复性引入的标准不确定度分量，用A类方法评定； b）、标准装置中数字多用表示值误差引入的标准不确定度分量，用B类方法评定； c）、标准装置中内标准电阻示值误差引入的标准不确定度分量，用B类方法评定； 本文以测量×100Ω盘第一点为例，对测量结果的标准不确定度进行评定。 2.2.1被测电阻箱测量重复性引入的标准不确定度u（Rx） 重复性引入的标准不确定度分量采用A类评定。对被检电阻箱×100Ω盘第一点，在短时间内连续独立测量10次，得测量数据如表1所示。 表1电阻箱测量值Rx 根据JJF1059-1999 条款4.3说明，对于常规的计量检定，为使得到的实验标准差更可靠，如果有可能，建议采用合并样本sp表示输入量的标准不确定度u(Rx)，计算公式如下式所示： Ω 式中：Ri为第k次的测量结果，为测量结果平均值，n为独立测量次数。 再任意选取三台相同等级、型号、规格的高阻箱，对每台×100Ω盘第一点，在重复性的条件下进行10次独立测量，获得4组测量值，每组测量列分别按上述方法计算得到单次实验标准差如下： 表2单次实验标准差sp 合并样本标准差为： Ω 所以，标准不确定度u（Rx）= sp=5.1610#61485;3 Ω，自由