一般對(duì)兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件的校準(zhǔn)系統(tǒng)的總不確定性時(shí)，需要評(píng)估幾個(gè)校準(zhǔn)不確定性。本文提供了一個(gè)示例，說(shuō)明如何在1000°C下校準(zhǔn)兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件時(shí)為由以下設(shè)備組成的系統(tǒng)準(zhǔn)備不確定性預(yù)算：
參考探頭：兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件，帶參考結(jié)
讀數(shù)：帶有DAQ-STAQ多路復(fù)用器的1586A Super-DAQ精密溫度掃描儀
溫度源：兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件校準(zhǔn)爐
圖1給出了不確定性預(yù)算示例，它提供了一種匯總一些最不確定的系統(tǒng)不確定因素的方法。已為每個(gè)不確定性提供了代碼，并提供了相應(yīng)的討論。這種不確定性分析是全面的，但對(duì)于一般技術(shù)人員而言是簡(jiǎn)化的，因此，可能需要與您當(dāng)?shù)氐腘MI（國(guó)家計(jì)量學(xué)院）協(xié)商以獲取更多詳細(xì)信息或與認(rèn)可機(jī)構(gòu)（對(duì)于認(rèn)可的校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室）進(jìn)行協(xié)商。
以下不確定性分析以標(biāo)準(zhǔn)形式和擴(kuò)展形式列出了每個(gè)不確定性。標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展之間的區(qū)別在于，標(biāo)準(zhǔn)不確定性已乘以某個(gè)覆蓋率（通常以k值的形式表示），成為擴(kuò)展不確定性?；蛘撸瑢⒉淮_定性除以轉(zhuǎn)換因子，以估算其標(biāo)準(zhǔn)不確定度（k = 1）值。k值對(duì)應(yīng)于置信區(qū)間。例如，在大多數(shù)情況下，k = 2對(duì)應(yīng)于2西格瑪或95％置信區(qū)間。
測(cè)量噪聲
測(cè)量噪聲是由噪聲或測(cè)量讀數(shù)的不穩(wěn)定性引起的不確定性，每個(gè)測(cè)量點(diǎn)均基于30個(gè)或更多讀數(shù)或樣本的平均值或平均值。通過(guò)將30個(gè)樣本的標(biāo)準(zhǔn)偏差除以n的平方根（n = 30），可以計(jì)算出30個(gè)讀數(shù)的噪聲或不穩(wěn)定性的不確定性，該計(jì)算通常稱為均值標(biāo)準(zhǔn)誤差。通常，測(cè)量噪聲涵蓋了讀數(shù)噪聲和熱源不穩(wěn)定性。制造商關(guān)于熱源穩(wěn)定性的規(guī)格可能相似，但是最好進(jìn)行測(cè)量并監(jiān)視實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)偏差，以確保滿足不確定性分析要求。
每次進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可以將實(shí)際測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)偏差或相應(yīng)的均值標(biāo)準(zhǔn)誤差輸入不確定性分析，也可以將測(cè)量噪聲極限分配給每個(gè)測(cè)量點(diǎn)。在極限情況下，將對(duì)測(cè)量進(jìn)行監(jiān)控，以驗(yàn)證穩(wěn)定性（標(biāo)準(zhǔn)偏差）是否滿足不確定性分析中規(guī)定的極限。在此示例中，我們將使用標(biāo)準(zhǔn)偏差極限。
以下等式演示了如何進(jìn)行兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件此計(jì)算：
UA1：測(cè)量噪聲引起的不確定度（°C）
s：測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)偏差（°C）
n：樣本數(shù)量（30個(gè)或更多）
提示：如果讀數(shù)以電壓（mV）為單位，則將UA1除兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件以的靈敏度，以轉(zhuǎn)換為溫度（°C）。
檢查標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)
檢查標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)量表明校準(zhǔn)過(guò)程的穩(wěn)定性，最好將檢查標(biāo)準(zhǔn)探針與UUT一起測(cè)量。檢查標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量結(jié)果繪制在控制圖中并進(jìn)行分析，以確保不會(huì)發(fā)生意外錯(cuò)誤。檢查標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)類似于UUT，以便過(guò)程中的更改將以相同的方式影響檢查標(biāo)準(zhǔn)和UUT。由非貴金屬材料制成的檢查標(biāo)準(zhǔn)可能無(wú)法充分重復(fù)，以表明校準(zhǔn)過(guò)程的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，建議使用高質(zhì)量的兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件作為檢查標(biāo)準(zhǔn)。
輸入不確定度分析的值是隨時(shí)間推移檢查標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。七個(gè)檢查標(biāo)準(zhǔn)讀數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算為0.011°C，可以將其輸入到不確定性分析中，但是最好繼續(xù)添加更多讀數(shù)并更新“檢查標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)”組件，直到計(jì)數(shù)達(dá)到30或更大。該編號(hào)還用于在檢查標(biāo)準(zhǔn)控制圖上建立控制線，將標(biāo)準(zhǔn)偏差（σ）值乘以2或3，以建立2-σ或3-σ控制線，具體取決于您的要求。
讀數(shù)精度適用于參考探頭和UUT，以下計(jì)算演示了如何將典型的兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件規(guī)格轉(zhuǎn)換為可輸入不確定性分析的值。由于大多數(shù)兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件讀數(shù)是根據(jù)電壓精度指定的，因此以下公式將電壓不確定度轉(zhuǎn)換為溫度：
UT（°C）：等效溫度不確定度
UV：電壓測(cè)量不確定度
SMJ：測(cè)量結(jié)溫時(shí)的兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件靈敏度
提示：使用兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件電壓表計(jì)算SMJ。它是每1°C的變化電壓（mV）（ΔV/ΔT）。
參考探頭的1586A讀數(shù)精度為：
1586A電壓精度規(guī)格為0.004％+ 4μV（讀數(shù)的百分比，k = 2），注意：為在DAQ-STAQ掃描儀通道上測(cè)量的UUT增加2μV。
溫度是1000°C
1000°C下的兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件電壓為9.6 mV，在此范圍內(nèi)的指定電壓精度為±0.0022 mV（k = 1），請(qǐng)參見(jiàn)以下公式：
上海自動(dòng)化儀表三廠的兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件在1000°C時(shí)的靈敏度為±0.0115 mV /°C
讀數(shù)精度通過(guò)以下方式轉(zhuǎn)換為溫度單位：
參考結(jié)可以是外部的或內(nèi)部的。在此示例中，使用了外部基準(zhǔn)結(jié)，外部基準(zhǔn)結(jié)的不確定性取決于所用設(shè)備的類型。大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室使用0oC溫度源，例如冰浴或類似Fluke 9101零點(diǎn)干井的干井。與冰浴相關(guān)的不確定性可以低至幾mK，但這需要仔細(xì)的技術(shù)并且可能很復(fù)雜。初級(jí)溫度校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室使用一種簡(jiǎn)化的方法，即用刨冰和自來(lái)水建造一個(gè)冰浴，但使用熱敏電阻探頭和讀數(shù)來(lái)監(jiān)控溫度。這種方法的不確定性基于冰浴的可接受溫度范圍，即0oC±0.025oC。要建立不確定性較低的冰浴，
以下公式用于計(jì)算有效的基準(zhǔn)結(jié)溫度不確定度。在測(cè)量熱電偶時(shí)，兩個(gè)結(jié)點(diǎn)都有助于測(cè)量。因此，將參考結(jié)的不確定度乘以參考結(jié)和測(cè)量結(jié)的溫度下的兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件靈敏度值（塞貝克）的比率，即可計(jì)算出有效的參考結(jié)不確定度。
URJ_Effective：有效基準(zhǔn)結(jié)溫度不確定度
URJ：參考結(jié)不確定度
SMJ：測(cè)量結(jié)溫時(shí)的兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件靈敏度
SRJ：參考結(jié)溫下的兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件靈敏度
在此示例中，基準(zhǔn)結(jié)的溫度不確定度為：
—溫度是1000°C
—參考結(jié)精度為0.025°C
—兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件在1000°C時(shí)的靈敏度為0.0115 mV /oC
—兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件在25°C時(shí)的靈敏度為0.006 mV /°C
—等效溫度不確定度為0.013°C
以下將不確定性轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)不確定性：在此示例中，使用以下公式計(jì)算內(nèi)部參考結(jié)的相應(yīng)不確定度。
URJ_Effective：有效基準(zhǔn)結(jié)溫度不確定度
URJ：參考結(jié)不確定度
SMJ：測(cè)量結(jié)溫時(shí)的兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件靈敏度
SRJ：參考結(jié)溫下的兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件靈敏度
在此示例中，內(nèi)部參考結(jié)的溫度不確定度為：
—溫度為1000oC
—1586A內(nèi)部基準(zhǔn)結(jié)精度為0.25（k = 2）或0.13（k = 1）oC
—兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件在1000oC時(shí)的靈敏度為0.0115 mV /oC
—兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件在25oC時(shí)的靈敏度為0.006 mV /oC
—等效溫度不確定度的計(jì)算公式如下：
—等效溫度不確定度的計(jì)算公式如下：
參考探頭校準(zhǔn)不確定度
這種不確定性直接從參考探針的校準(zhǔn)證書中轉(zhuǎn)移。如果證書上未列出特定溫度點(diǎn)的不確定度，則必須進(jìn)行計(jì)算。向校準(zhǔn)提供者咨詢有關(guān)如何執(zhí)行此計(jì)算的建議，一個(gè)安全的但通常被高估的近似值是在兩個(gè)周圍報(bào)告的溫度點(diǎn)中選擇較高的不確定性。如果參考探頭是熱電偶，請(qǐng)確?？紤]到不均勻性。如果校準(zhǔn)不確定性不能解決不均勻性，則重要的是要包括一個(gè)額外的不確定性分量以解決這一問(wèn)題。
參考探頭長(zhǎng)期漂移
參考探頭的長(zhǎng)期漂移可能很難確定。制造商可以根據(jù)在最高溫度下一定使用小時(shí)數(shù)的值來(lái)指定長(zhǎng)期漂移，這實(shí)際上僅解決了材料老化問(wèn)題，并未涵蓋其他漂移源，例如處理機(jī)械沖擊和溫度循環(huán)。從制造商的長(zhǎng)期漂移規(guī)范開始是合適的，但是監(jiān)視探頭的漂移很重要。
兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件允許的長(zhǎng)期漂移為±0.10°C（除以3的平方根即可轉(zhuǎn)換為±0.06°C，k = 1）
爐膛軸向均勻度和徑向均勻度
爐內(nèi)不確定性分析的主要因素是穩(wěn)定性和均勻性。在A1和A2測(cè)量噪聲中已經(jīng)考慮了穩(wěn)定性，因?yàn)檫@種不確定性描述了校準(zhǔn)系統(tǒng)的一般噪聲，包括爐子的穩(wěn)定性。均勻性分為兩部分：徑向（孔與孔）和軸向（進(jìn)入平衡塊的不同深度的梯度）。這些由制造商指定，并在圖中列出。您可以依靠這些數(shù)字作為初步的不確定性預(yù)算，但是最佳實(shí)踐表明必須對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。在某些情況下，由于設(shè)備的性能優(yōu)于制造商的規(guī)定，不確定性可能會(huì)降低。要估算1000°C時(shí)的均勻度值，請(qǐng)使用針對(duì)700°C和1200°C規(guī)定的值并進(jìn)行線性插值。制造商規(guī)定的1000°C均勻度為：軸向±0.20°C（k = 2）或±0.10°C（k = 1）和徑向0.23°C（k = 2）或±0.12°C（k = 1）
結(jié)合不確定性
為了合并所有不確定性組件，必須首先將它們轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)不確定性。為此，了解每種不確定性的類型（分布）非常重要，這樣才能進(jìn)行正確的轉(zhuǎn)換計(jì)算。在此不確定性分析中，表中存在兩種不確定性：正態(tài)分布和矩形分布。正態(tài)分布不確定性是傾向于在中心獲得最大結(jié)果的不確定性，因此分布的形狀像鐘形曲線。矩形分布具有相等的可能性，即結(jié)果將駐留在限制內(nèi)的任何位置，因此該分布的形狀為矩形，通常將過(guò)程限制（例如長(zhǎng)期允許的漂移）分配為矩形分布。如果不知道分布是什么，可以安全地假設(shè)它是矩形分布。
要將擴(kuò)展的（k = 2或k = 3）正態(tài)分布轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)不確定性（k = 1）形式，只需將其除以k值即可。要將矩形不確定度轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)形式，請(qǐng)除以3的平方根。要轉(zhuǎn)換其他類型的不確定度分布，請(qǐng)參考GUM（兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件測(cè)量不確定度指南）或有關(guān)如何計(jì)算的其他可靠信息來(lái)源不確定性。
最后，為了結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)不確定度以計(jì)算總不確定度，重要的是要知道兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件每個(gè)不確定度是獨(dú)立的還是相關(guān)的。獨(dú)立的不確定性是與其他不確定性沒(méi)有共同點(diǎn)的不確定性，可以使用均方根（RSS）將所有獨(dú)立的不確定性合并或相加。相關(guān)不確定性意味著它與一種或多種其他不確定性具有某種類型的相關(guān)性或關(guān)系，經(jīng)?？梢詫⑾嚓P(guān)的不確定性與簡(jiǎn)單的相加，然后通過(guò)RSS將其總和與其他不確定性相加。有時(shí)會(huì)使用更復(fù)雜的計(jì)算相關(guān)性的技術(shù)，但是這種不確定性分析并不需要這樣做。
在此不確定性分析中，由于使用同一儀器測(cè)量參考探頭和UUT，因此1586A讀數(shù)精度不確定性是相關(guān)的。因此，首先通過(guò)簡(jiǎn)單的添加將它們添加，然后使用兼香型白酒測(cè)溫鎧裝電偶元件RSS與其他元素組合。在計(jì)算出總標(biāo)準(zhǔn)不確定度后，將其乘以所需的覆蓋因子（在本例中為2），對(duì)于k = 2（95％），得出總擴(kuò)展不確定性。
