数显式油料电导率仪计量标准装置不确定度评定

随着部队武器装备现代化程度的提高，轻质石油燃料（如汽油、航空煤油）在飞机、巡逻艇等武器装备中的使用越来越广泛，其安全性显得尤为重要[1]。为了防止静电事故的发生，并同时保证轻质石油燃料的性能，必须使用油料电导率测量仪来检测燃料的电导率值，以便能随时控制抗静电剂的加入量，防止在运输和加注过程中静电事故的发生[2-5]。

不确定度是指不能肯定或有怀疑的程度，反映对被测量的“真值”认识的不足，测量不确定度的大小，反映了测量者对被测量认识的程度，是一个可操作的定义。在系统偏差已修正的前提下，不确定度小，误差肯定也小，但误差不能准确知道；不确定度大，误差或大或小，限于认识水平，误差尚不清楚[6-8]。不确定度的大小决定了测量结果的使用价值，成为一个可以操作的合理表征测量质量的一个重要指标[9-11]。开展测量不确定度的评定，是实验室提高出具检验结果可靠性的重要保障，是计量工作科学性和准确性的体现，是专业技术水平高低的体现[12-15]。

数显式油料电导率仪计量标准装置是用来检定油料电导率仪的计量标准仪器，查阅相关资料、文献等[16-18]，未发现有针对此标准装置开展不确定度的评定研究工作，为了弥补这一空白，笔者开展了对数显式油料电导率仪计量标准装置不确定度的评定研究工作，从不确定度的来源入手，按照A类不确定度评定方法、B类不确定度评定方法开展不确定度的评定，最后给出了合成不确定度以及扩展不确定度[19-20]。

1 检定方法

按图1将被检仪器与检定装置中的标准高阻箱连接。

图1 电子单元检定框图

在数显式油料电导率仪计量标准给定的七个检定点中，根据被检仪器的使用范围任选不少于三个检定点进行检定。对于具有自动测量锁定的电导率仪，将被检仪器置于无锁定测量方式。对应于所选定的检定点，读出被检仪器的电导显示值。每一检定点要测量6次，按公式(1)计算平均值：

式中：——n次测量值的电导平均值，pS；

Gi——第 i次（i=1，2,3,4,5,6）电导显示值，pS ；

n——测量次数，一般n≥6。

按式(2)计算相对示值误差Δj：

式中：Δj——第 j（j=1，2，3）点的相对示值误差；

——n次测量值的电导平均值，pS；

G——标准高阻的检定值，pS。

2 不确定度来源

测量结果是测量的要素之一，而其它测量要素，如测量对象、测量资源、测量环境等均会在测量过程中对测量结果产生不同程度的影响。凡是对测量结果会产生影响的因素，均是测量不确定度的来源。

数字显示轻质燃油电导率仪计量标准装置的不确定度来源由两个部分组成：第一部分是通过测量数据的标准偏差、测量次数及所要求的置信概率按统计方法计算得出；第二部分是通过对测量影响因素的分析来估算出其大小。

3 不确定度评定

3.1 测量重复性引入的不确定度分量uA

该分量用A类方法评定，通过测量数据的标准偏差、测量次数及所要求的置信水平按照统计方法计算。

在电磁屏蔽室内打开仪器，将温度控制在25℃，恒温约30 min后，用一台ME5368-G油料电导率仪测量标准器的输出值，依次测量低电导到高电导，每个档位测量6次。计算测量值的标准偏差，取最大值作为重复性引入的测量不确定度uA。测量数据和不确定度评定见表1。

表1 重复性试验及A类不确定度评定

标准偏差s(k)最大为1.211，所以由测量重复性引入的A类标准不确定度分量为：

3.2 由各类影响因素引入的不确定度

该不确定度分量主要来源于以下几个方面：

高阻定值装置引入的不确定度uB1；

标准工作高阻精度引入的不确定度uB2；

温度控制装置引入的不确定度uB3；

该类分量用B类方法评定。具体评定方法如下：

（1）高阻定值装置引入的不确定度uB1。高阻定值装置8508A高精度数字多用表所用档位在95%置信概率时的不确定度为1.025×10-3，包含因子 k=2，则：

（2）标准工作高阻精度引入的不确定度uB2。标准工作高阻的精度为1%，假设为均匀分布，，则：

（3）控温装置引入的不确定度uB3。控温装置的控制精度为±1℃，标准工作高阻的温度系数为2.00×10-4/℃，所以由控温装置引起的标准工作高阻的变化量为2.00×10-4，按照均匀分布进行处理，，则由控温装置引起的不确定度为：

3.3 合成不确定度

对测量不确定度分量按两类方法评定后，还要考虑如何综合众多分量对测量结果分散性总的影响，这就需要计算合成不确定度。各不确定度分量评定结果列于表2。

表2 不确定度分量

以上各不确定度分量互不相关，合成不确定度为：

3.4 扩展不确定度

在置信概率为95%时，取包含因子k=2，则相对扩展不确定度为：

4 结语

通过分析数显式油料电导率仪标准装置的不确定度来源，按照检定规程给出的检定方法进行不确定度分析实验，给出了A类、B类不确定度评定方法，并最终给出了合成不确定度为5.81×10-3，以及扩展不确定度为1.2%，可有效评价该仪器的测量结果，提高该仪器测量结果的准确性。