由于测量重复性分量所占比重不大,不是主要因素,因此多次测量减小不确定度效果有限,从实用的角度, 一般单次测量即可;并且从不确定度计算结果看,多用表取 5 位有效数字即可。进一步减小不确定度关键在于 提高平衡显示能力,本例中垂直偏转系数只能提高到 5mV/div,进一步减小时波形不良,已达到最佳状态。
严格说来,平衡显示的调整也会反映在多用表的读数重复性上,构成重复性的部分来源,但并不完全,如 每次同样的调节方向或操作习惯则平衡显示好坏无法全部反映在读数重复性上。鉴于两者关系复杂,为了可靠起见,将两者分别考虑。改进法基于同样考虑。
4.3 改进法的测量不确定度评定
改进的比较法输入量Ut (或Ub )的不确定度来源为数字示波器显示分辨力、多用表和测量重复性引入的 不确定度。
本例采用泰克 TDS 5104 型数字示波器作为平衡判读显示仪器,在 1mV/div 偏转系数下直流偏置可设置范围为±1V,测量脉冲顶部时设为 0.5V,在调用 20MHz 带宽限制和平均功能下,可有效去除噪声,在小偏转系 数下获得良好的波形,便于顶值的比较判断。光标分辨力为 50 线/div,人眼可分辨,消除了视差影响,加之 波形良好,该部分不确定度分量取决于分辨力,因此
采用同样的数字多用表读数,所以
独立重复测量 10 次,测量结果见表 1 右端,得
同理,脉冲底值的各不确定度分量分别为u1 (Ub1 ) = 0.0577 mV,u1 (Ub 2 ) = 0.0156 mV,u1 (Ub3 ) = 0.0374 mV。
所以,合成标准不确定度为:
扩展不确定度为:
测量结果为:
当用平均值作为测量结果时,
与单次测量结果比较,重复性测试对测量结果准确度改善有限。采用 6 位半数字多用表是合理的。
4.4 不确定度评定汇总
将两种方法测量结果的不确定度评定汇总为表 2,可看出改进法比传统法的脉冲幅度测量不确定度减小 了。比较各分量大小可知主要原因在于提高了平衡显示能力。
4.5 测量不确定度验证
测量结果的差值应满足下式 :
将数值代入两端:
可见满足上面要求,且已知传统法评定合理,因此一定意义而言,改进法不确定度评定合理,测量结果有效。综上所述,改进后的脉冲幅度比较法不确定度优于 10-4 量级,且评定合理;与传统方法相比,有更高的准确度。
5.结论