标准电池电动势测量结果不确定度分析报告
[摘要]标准电池是一种化学电池，由于其电动势比较稳定、复现性好，长期以来在国际上用作电压标准。标准电池 的等级一般由国家计量部门制定的国家计量检定系统表和有关的国家标准所规定。中华人民共和国规定，作为计量标 准用的标准电池，按其在计量检定系统表中的位置分为计量基准、计量标准和工作计量器具三档。按计量检定系统表 的规定，较低档标准电池的量值由较高档传递。为了使用方便，标准电池的稳定度也常用级别来表示。例如0.01级标 准电池，表示其年变化在规定的参考条件下小于0.01%。
[关键词]标准电池电动势；测量结果；不确定度
1概述
程》。
(2)计量标准：主要计量标准设备为二等标准电 池，测量范围(1.01855 -1.01868) V0
(3)被测对象：被测标准电池准确度0.005级， 测量范围(1.01855 -1. 01868) V0
(4)测量方法：采用差值替代法，用TJ1型标准 电池比较仪测出标准的和被检的标准电池的电动势与 过渡标准电池的电动势之差，从而求出被检标准电池 的实际电动势值。在我们的实际测量中，标准的和被 检的标准电池组均放置在同一个恒温空气槽中，恒温 空气槽的温度被控制在（20±0.5)尤，检定时间不少 于3天，检定次数不少于3次，每次检定采用对称观 察法读数，读数的次序为：
N、xt x2......a:, N2
其中：％为n等标准电池电动势与过渡标准电池的电 动势之差，为被检标准电池电动势与过渡标准电池 的电动势之差。
经过3天3次的测量，
得到：s = -I(N,-NJ(n = 3) n
式中：Ns Nx £•为被检标准电池
] A 与标准的标准电池的电动势差的平均值。
2数学模型
根据测量方法，被检标准电池在20<1[：时的电动势
.2电动势差e测量的不确定度《(£)
由于采用了差值替代法测量，消除了测量装置的 系统误差带来的不确定度，而采用对称观察法读数， 则消除测量装置的线性漂移带来的不确定度。因此电 动势差e测量的不确定度由测量装置灵敏度和多次测 量的重复性s等的贡献而得。
(1)由测量装置灵敏度给出的不确定度分量 u(e,)
根据检定规程JJG 153—96《标准电池》，检定 0.005级标准电池时测量装置的灵敏度不得低于 10mm / |iV,即0.1(xV/min，它属于均句分布。故：
标准差：e = (6jl£l=0dMY=0 029(jlV 273 2v3
由于替代法测量，而且最后取3次测量的平均 值。故：
u(s,) =e/j3 =0. 029hV/vT = 0.017#
工业计量2012年增刊1
(2)由测量装置调节细度给出的不确定度分 量U(ff2)
我们使用的TJ1型电池比较仪的最小十进盘的步 进值为0. 1(jiV，它属于均匀分布，故：
e = (irol=0J^ = 0 029^V 2^3 2^3
由于替代法测量，而且最后取3次测量的平均 值。故：
u(s2) =e/^ = 0. 029jjlV/# = 0. 017jj,V
(3)由测量重复性给出的不确定度分量uU3)
以0. 005级标准电池检定为例，多次测量结果如 下：14.0p_V、14. ljiV、14.0#、14.1#、14.0jiV' 14.0(jlV、13.9jjlV、14.0#、ROpV、14. OjjlV。
该分量为A类分量，经统计运算其标准偏差* = 0.06#0
■实际检定时测量3次，所以：u{e) =0.06^/# =0.03(xVo
以上三项相互独立，合成得：
u{e) =u2{sy) +u(e2) +u2(e3) =0.0015fj,V u(e) =0.04#
4.3由温度系数差引入的不确定度分量《(5a)
f关资料表明，国产标准电池的温度系数a在 (-40±0.5)^^/^：的范围，则温度系数差的最大值 为luV/t,属均匀分布，故：
u(5a) =lft^=0.58^/^
传播系数：c(5a) = At
根据JJG 153—96《标准电池》检定规程，检定 0.005级标准电池时的温度和lOt的最大允许偏差为 At = ±2. OTl，故：
c(Sa) . u(Sa) = At . u(Sa) =2 xO. 58(iV = 1. 16jjiV
4.4由恒温空气槽的温场不均匀性引入的不确定度 分量u(St)
恒温槽的温场均勻性的最大差为0.01 T，测量的 不确定度为0.02尤取最大值（0.01 +0.02)^ = 0.03^,并认为它属均匀分布，故：
u(St) =0.03^/71=0.017^ c(St) • u(St) =a • u(St) =40p,V/
返回列表