由于測量重復性分量所占比重不大,不是主要因素,因此多次測量減小不確定度效果有限,從實用的角度, 一般單次測量即可;并且從不確定度計算結果看,多用表取 5 位有效數字即可。進一步減小不確定度關鍵在于 提高平衡顯示能力,本例中垂直偏轉系數只能提高到 5mV/div,進一步減小時波形不良,已達到最佳狀態。
嚴格說來,平衡顯示的調整也會反映在多用表的讀數重復性上,構成重復性的部分來源,但并不完全,如 每次同樣的調節方向或操作習慣則平衡顯示好壞無法全部反映在讀數重復性上。鑒于兩者關系復雜,為了可靠起見,將兩者分別考慮。改進法基于同樣考慮。
4.3 改進法的測量不確定度評定
改進的比較法輸入量Ut (或Ub )的不確定度來源為數字示波器顯示分辨力、多用表和測量重復性引入的 不確定度。
本例采用泰克 TDS 5104 型數字示波器作為平衡判讀顯示儀器,在 1mV/div 偏轉系數下直流偏置可設置范圍為±1V,測量脈沖頂部時設為 0.5V,在調用 20MHz 帶寬限制和平均功能下,可有效去除噪聲,在小偏轉系 數下獲得良好的波形,便于頂值的比較判斷。光標分辨力為 50 線/div,人眼可分辨,消除了視差影響,加之 波形良好,該部分不確定度分量取決于分辨力,因此
采用同樣的數字多用表讀數,所以
獨立重復測量 10 次,測量結果見表 1 右端,得
同理,脈沖底值的各不確定度分量分別為u1 (Ub1 ) = 0.0577 mV,u1 (Ub 2 ) = 0.0156 mV,u1 (Ub3 ) = 0.0374 mV。
所以,合成標準不確定度為:
擴展不確定度為:
測量結果為:
當用平均值作為測量結果時,
與單次測量結果比較,重復性測試對測量結果準確度改善有限。采用 6 位半數字多用表是合理的。
4.4 不確定度評定匯總
將兩種方法測量結果的不確定度評定匯總為表 2,可看出改進法比傳統法的脈沖幅度測量不確定度減小 了。比較各分量大小可知主要原因在于提高了平衡顯示能力。
4.5 測量不確定度驗證
測量結果的差值應滿足下式 :
將數值代入兩端:
可見滿足上面要求,且已知傳統法評定合理,因此一定意義而言,改進法不確定度評定合理,測量結果有效。綜上所述,改進后的脈沖幅度比較法不確定度優于 10-4 量級,且評定合理;與傳統方法相比,有更高的準確度。
5.結論