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1、电线电缆测量不确定度分析一、电线电缆不确定度评定项目有：绝缘厚度、外形尺寸、抗张强度(老化前)、断裂伸长率(老化前)、导体 电阻、绝缘电阻。说明：1、验材料为型号227IEC01 (BV)的聚氯乙烯绝缘电线.2、绝缘厚度、外形尺寸的测量为在绝缘层上切取的同一切片，在同一环境 条件下测量十次.3、抗张强度、断裂伸长率的测量为在同一根电线上连续截取1 0段1 Ocm 长的试件.4、体电阻、绝缘电阻测量选用一 5 m长的试件上测量5次。二、抗张强度1、建立过程的数学模型：A=F (a)A绝缘层本身具有的屈服强度a- WDL-2型微机控制电脑拉力机测量的屈服力值除以测量面积得到的屈 服强度设绝缘层本身
2、具有的屈服强度A的测量结果为a二b/SO, A的估计值为a,则 可表示为：A=F (a) 此式也可认为是数学模型。b-WDL-2型微机控制电脑拉力机测量的屈服力值SO绝缘层的原始面积其中，a为1 0次独立测量的屈服强度平均值,EP«=18.8N/mm21、测量不确定度分量主要包括三个部分：1.测量人员在重复性条件下进行 重复测量引入的标准不确定度；2.WDL-2型微机控制电脑拉力机测量引入的标 准不确定度；3.环境温度误差引起的标准不确定度。3.1 A类标准不确定度分量评定=O.35N/mnrU(di)=O.WN / mm20.1 lN/mm2用相对标准不确定度分量表示为:() =
3、0.5%Vj = n -1 = 9测量列1面积(mm3)测量值a(kN)屈服强度(N/mm)残差a-a残差平方V217. 428137. 118.5-0.30.0927. 160139.819.50. 70.4937. 229134. 518.6-0.20.0447. 303133.718. 3-0.50.2557. 094134.31&90. 10.0167.218134.618.6-0.20.0477. 341138.918.90. 10.0187. 265138.819. 10. 30.0997. 329137.019.00.20.04107.318136. 118.6-0.20
4、.04工a18.8注：1、试验时，温度为23。C；3.2 B类不确定度分量评定3.2.1测量仪制造厂提供的说明书表明,该测量仪的准确度为I级，意即出厂检定时，最大允许误差在其量程范圉内为±1%O由于没有更多的信息，可估计 a在(a-a*l%,d+ 4*1%)区间内，即在(18.61 N/mm2,18.99N/mm2范围内都可能出现，且出现的机会在区间内各处均等。(均匀分布)W(a2)=0188/V3 =0.11N/mm2U(g) 的不可信度根据实践经验估算为20% ,即U(°2)= 20%,AU(Q2)临2)=123. 2.3环境温度偏差引起的不确定度GB/T2951. 1
5、-1997规定拉力试验应在(23±5) °C的条件下进行,但由于室 内温度很难控制在一个确定的值，而电线聚氯乙烯绝缘层对温度比较敬感，在不 同温度下的张拉试验情况见下表：温度最大拉力(N)截面积(mm)抗张强度(X/ mm)残差a-：残差平方v218°C137. 17.1619. 10.40.1620 °C139.87.4318.80. 10.0123 °C134.57.2318.6-0. 10.0126 °C133.77.301&3-0.40.1628 °C134.37.0918.90.20.04Xa18.7二03
6、0,该项误差按照正态分布考虑，对应P二0.95,&可以查表得到，即化产1960,即:-= 0.15 N/ mm"I.960用相对标准不确定度分量表示为:九)= 0.8%= 77714合成标准不确定度和扩展不确定度评定山数学模型可知,其灵敏系数为1.考虑各分量彼此独立或不相关，故眩(a) = J/(aJ + /(/) +=J(0.11J +(0.11) +(05)= o.22_ Ucrel(")=0.22 §82 Urel (a) 一 0jY + 0jX+Ql£乙-9127771e Vi由 p = 95%, Vr.f. =58，查 t 分布表obj
7、三 2.002所以,U Z = 2.002x0.22 = 0.445测量不确定度汇总和报告(1) a=18.8(l±2.3X10-2) N/mnr p=95% (括号内的 2.3X 10'2 是按相对 形式表示的不确定度，即2.3% X400N/mm2= 7.5N/mm2(2) a= 18.8N/mm2 ±0.44N/mm2p=95%(3) 18.36N/mn?WaW 19.24N/mnr P=95%(4) a= 18.8N/mm2 (J ()95 =0.44N/nim2四、断裂延伸率:1、建立过程的数学模型：A=F (a)A-电线绝缘层试件的断裂延伸率a一-实际测
8、量电线绝缘层试件的断裂延伸率A的估计值为a,则可表示为：A=F (a)此式也可认为是数学模型。其中，a为10次独立测量的断后伸长率平均值，即心2测量不确定度分量主要包括三个部分：测量人员在重复性条件下进行重复 测量引入的标准不确定度；2.WDL-2型微机控制电脑拉力机测量引入的标准不 确定度；3.环境温度误差引起的标准不确定度；4。游标卡尺测量原始标距引起 的标准不确定度。3.1 A类标准不确定度分量评定%仏)=1.20%用相对标准不确定度分量表示为:U (a)= 0.5%V( = « -1 =9A类讣算表测量列1原始标距(mm)断后标距(mm)断后伸长率(%)残差a-a残差平方v2
9、12047.73238. 65-7. 0549.7022050.17250. 855.1526.5232049.35246. 751.051.104204935246. 751.051.105204&86244.30-1. 401.9662049.12245. 60-0.100.0172049.6224& 102.405.7682048.90244.50-1.201.4492050.02250. 104. 4019.36102048.21241.05-4. 6521.62Sa49. 13245. 70注：1、试验时，温度为23.1° C：2、该表中的强度值均为按GB/
10、T 8170-1987数值修约规则修约后的值。3.2 B类不确定度分量评定3.2.1测量仪制造厂提供的说明书表明，该测量仪的准确度为1%,即出厂检定时，最大允许误差l%o lil于没有更多的信息，可估计a在（二1%：+1%：） 区间内，即在（48.64mm,49.62mm）范圉内都可能出现，且出现的机会在区间内 各处均等。（均匀分布）/0.49-小%的不可信度根据实践经验估算为20%,即鋼牛）=20%,J_ Au(d2)2 _ U(d2)心）=123.2.2游标卡尺的分辨力为0.02mm,即为该量具的步进量，也即有效数字的 末位或最小有效数字跳动“一步”时示值的变化量。不考虑面积的测量过程误差
11、 所引起的不确定度，山它导致的B类标准不确定度分量，W±lx0.02mm为最大 2边界，即把0.02mm步进量的宽度成是置信区间的宽度。x 0.02=0.03 %20x73对于10次测量的算术平均值而言，W（Z?）= 0.03/VTo =0.9%3.2.3环境温度偏差引起的不确定度GB/T2951.1-1997规定拉力试验应在(23±5) °C的条件下进行，但山于 室内温度很难控制在一个确定的值，而电线聚氯乙烯绝缘层对温度比较敏感，在 不同温度下的张拉试验情况见下表：温度原始标距(mm)断后标距(mm)断后伸长率(%)残差残差平方V218°C2046.8
12、4233. 20-11.94142.5620 °C2047.72236. 60-8. 5472.9323 °C2049.35246. 751.612.5926 °C2051.36252.807. 6658.6828 °C2051.87256. 3511. 21125.66工a245. 14X cii_aJ =10.03%,该项误差按照正态分布考虑，对应/7=0.95,H 1 k可以查表得到，即£广1.960,即：U(d3)= = 5.12% '71.960用相对标准不确定度分量表示为:%)=2.1%L1皿(伽)g V4-7(、=1250
13、心4丿4合成标准不确定度和扩展不确定度评定由数学模型可知,其灵敏系数为1.考虑各分量彼此独立或不相关,故Ue()= yju (<7i) + ll(6Z2) + ll(6Z3)Uwl =2 = 752总畑 3 L21+1A+212+血 乙 9121250 +s口V；由 p = 95% ,752，查 t 分布表Jy . J-1.98所以，/(网=1945.52 = 10.9 %5测量不确定度汇总和报告(1) a=245.7(l±4.4X 10'2) %p=95% (括号内的 6.4X ICT?是按相对形式表示的不确定度，即4.4 %X245.7 %= 10.9%(2) a=
14、245.7 % ± 10.9 %p=95%(3) 256.6 % W a W234.8 %P=95% a=245.7%f/095 = 10.9 %四、绝缘层厚度(采用投影仪50倍镜头)1、建立过程的数学模型：A=F (a)A-电线绝缘层厚度的实际值a电线绝缘层厚度的测量值A的估计值为a,则可表示为：A=a F (a)此式也可认为是数学模型。其中，a为5次独立测量的绝缘层厚度平均值，即=0.88 mm,2. 测量不确定度分量主要包括三个部分：1.测量人员在重复性条件下进行 重复测量引入的标准不确定度；2.测量人员选取不同部位测量引入的标准不确 定度;3.投影精度引入的标准不确定度；4.
15、玻璃标尺精确度引起的标准不确定度。3.1 A类标准不确定度分量评定=0.001 mm用相对标准不确定度分量表示为：/(©)=()V =77-1 =4测量列1原始读数(mm)实际尺寸(mm)残差a-a残差平方v2143. 640.87300243. 680.8740. 0010.000001343. 860.8770. 0040.000016443. 380.868-0. 0050.000025543. 540.871-0. 0020.000004a0. 8733.2 B类不确定度分量评定3.2.1投影仪制造厂提供的说明书表明，该测量仪的物镜放大率误差为土0.08%,据此可估计a在(：
16、-0.08%：,匚+0.08%：)区间内，即在(0.8723mm,0.8737mm)范围内都可能出现，且出现的机会在区间内各处均等。(均匀分布)n(2)=£-=0.0004 mm的不可信度根据实践经验佔算为20%,即却艸= 20%,J_ 皿（。2）2U（d2）=123.2.2玻璃尺分辨力为0.5mm,由于采用50倍投影,则0.5/50=0.01 mm,即 为该量具的步进量，也即有效数字的末位或最小有效数字跳动“一步”时示值的 变化量。不考虑面积的测量过程误差所引起的不确定度，山它导致的B类标准不 确定度分量，以土丄xO.Olmm为最大边界，即把0.005mm步进量的宽度成是置2信区间
17、的宽度。-xO.Ol"(b) = = 0.0029 mmJ3对于5次测量的算术平均值而言，u（b） = 0.0029/x/5 =0.001 mmL17丄 M（d4）“ 2仏）-3.2.3测量时选用不同部位引入的测量不确定度GB/T2951.1-1997规定测量绝缘层厚度为在一切片上选取六个部位进行测量，选取不同的部位的测量结果不同，选用不同部位测量的情况见下表：部位原始读数（mm）实际尺寸（mm）残差残差平方v2143. 640.873-0. 008245. 230.9050. 024343. 880.8780. 003444. 330.8870. 006543. 220.864-0
18、. 017Sa0. 881=0.016,该项误差按照均匀分布考虑，k可以查表得到，即£厂府，即:=0.0009 mm用相对标准不确定度分量表示为:%)=0.1%4合成标准不确定度和扩展不确定度评定山数学模型可知,其灵敏系数为1.考虑各分量彼此独立或不相关，故 见=ylu(a)+u(a2)+u S)+u ,(0.001)+(0.000今+(0.00 厅+(0.000少 =00017=心爲=0.0017“ 3350.001“ | 0.0004“ 0.00r | 0.0009“ 八Z 412+s+s口Vt由p =95%,查t分布表匚(心)三2.034所以,卩的=2.034x0.0017 =
19、 0.003465测量不确定度汇总和报告(1) a=(l±0.4X10-2) %p=95% (括号内的0.4X 10'2是按相对形式表示的不确定度，即 0.4 X 10'2X 0.873= 0.00346(2) a=0.873 ± 0.00346p=95%(3) 0.870W a W0.876P=95% a= 0.873(JMs = 0.00346五、外形尺寸(采用投影仪50倍镜头)1、建立过程的数学模型：A=F (a)A-外形尺寸的实际值&一-外形尺寸的测量值A的估计值为a,则可表示为:A=a此式也可认为是数学模型。其中，a为5次独立测量外形尺寸的
20、平均值，E|J =3.499 mm,2.测量不确定度分量主要包括三个部分：1.测量人员在重复性条件下进行 重复测量引入的标准不确定度；2.测量人员选取不同部位测量引入的标准不确 定度;3.投影精度引入的标准不确定度；：4.玻璃标尺精确度引起的标准不确定度。3.1 A类标准不确定度分量评定%仏)=0.0076 mm用相对标准不确定度分量表示为：0.2%测量列1原始读数(mm)实际尺寸(mm)残差a-a残差平方v21174.253.4852176. 003. 5203175. 053. 5014175. 583.5105173. 953. 479a3. 4993.2 B类不确定度分量评定3.2.1
21、投影仪制造厂提供的说明书表明，该测量仪的物镜放大率误差为土0.08%,据此可估计 a 在 G-0.08%；,；+0.08%：)区间内，即在(0.8723mm,0.8737mm)范围内都可能出现，且出现的机会在区间内各处均等。(均匀分布)U(d2)的不可信度根据实践经验佔算为20%,即単牢= 20%,皿©2) 才临2)=123.2.2玻璃尺分辨力为0.5mm, *于采用50倍投影,则0.5/50=0.01 mm,即 为该量具的步进量，也即有效数字的末位或最小有效数字跳动“一步”时示值的 变化量。不考虑面积的测量过程误差所引起的不确定度，山它导致的B类标准不 确定度分量，以土丄xO.Ol
22、mm为最大边界，即把0005mm步进量的宽度成是置2信区间的宽度。1x0.01“(b) = 匸=0.0029 mmv3对于5次测量的算术平均值而言，"(/?)= 0.0029/75=0. 001 mm3.2.3测量时选用不同部位引入的测量不确定度GB/T2951.1-1997规定测量绝缘层疗度为在一切片上选取2处互相垂直的部位进行测量，选取不同的部位的测量结果不同，选用不同部位测量的情况见下该项误差引起的不确定度可以不计。表:部位原始读数(mm)实际尺 寸(mm)残差残差平方v213. 4750.07023.5180.07033. 5020.07043. 4960.07053.510
23、0.070Xa0. 0704合成标准不确定度和扩展不确定度评定山数学模型可知,其灵敏系数为1.考虑各分量彼此独立或不相关，故Ue ()=/(°2)+ "(d j=J(0.007®+(0.000纱+(0.001)= 0.0077Ucrel 0.0077“±,urel (a) 0.00764,0.00044,0.0014 石匕412+°°由 p =95%,查 t 分布表(v( J =2.738所以,U 屮,=2.738x 0.0077 = 0.0215测量不确定度汇总和报告(l) a=3.499(l±0.6X 10 2) %p=
24、95% (括号内的 0.6X ICT?是按相对形式表示的不确定度，即06%X3499二0.021 a=3.499 ± 0.021p=95%(3) 3.478W a W3.520P=95% a= 3.499(/o.95 = 0.021六、绝缘电阻1、建立过程的数学模型：A=F (a)A-一绝缘电阻的实际值a-绝缘电阻的测量值A的估计值为a,则可表示为：A=a此式也可认为是数学模型。其中,a为5次独立测量绝缘电阻的平均值，即匚=0. 182M Q . KM,2採用5米长227IEC01 (BV)聚氯乙烯绝缘电线进行测量，测量不确定度分量主要包括三个部分：1.测量人员在重复性条件下进行重复
25、测量引入的标准不确定度；2.仪器精确度引入的标准不确定度；3.不同人员读数引入的标准不确定度3.1 A类标准不确定度分量评定=0.017 MQ.KM=0.0006 MQ.KM)/n% (di )= 0.0006 MQ. KM用相对标准不确定度分量表示为:0.3%测量列原始读数(MQ)实际电阻(MQ.KM)残差a-a残差平方v2136.50.1825236.80. 1840336.30. 1815436. 10. 1805536.20. 1810a0. 18193.2 B类不确定度分量评定3.2.1高压综合参数微机测试台提供的说明书表明,该测量仪的物精度为 0.1 MQ, 0.1/200=0.0
26、005,据此可估计 a 在(-0.0005,+0.0005)区间内,即在(0.1814 MQ.KM, 0.1824 MQ.KM)范圉内都可能出现，且出现的机会在区间内 各处均等。(均匀分布)( 0.00053帀= 0.0003u(dJ的不可信度根据实践经验估算为20%,即=20%,迪)Au(d2)临2)=12323测量时不同人员读数引入的测量不确定度山于高压综合参数微机测试台数字显示屏显示值不为定值，是不停跳动的，所以同的人员读书会产生差异，不同人员的读数接果见下表：人员原始读数(MQ)实际电阻(MQ.KM)残差残差平方v2甲36.60. 1830乙36.90. 1845丙36.20. 181
27、0T36.00. 1800a0. 1821=0.002,该项误差按照正态分布考虑，对应/7=0.95,U(d3)=鵲皿MQ.KMR可以査表得到,即匕i960,即:用相对标准不确定度分量表示为:0.5%=200004合成标准不确定度和扩展不确定度评定山数学模型可知,其灵敏系数为1 .考虑各分量彼此独立或不相关，故仏(a) = Ju(aJ + /(/) + "(a)=(0.0006)+(0.000歹+(0.001)=oooi2一如“(")0.0012，_63” ±.Urei W 0.0006 , 0.00034,0.00f2- -41220000口Vi由 P =95%
28、,查 t 分布表(y J=1.99所以,萨=1.99 x 0.0012 = 0.00245测量不确定度汇总和报告(1) a=(l± 1.3X10-2) %p=95% (括号内的0.6X10'2是按相对形式表示的不确定度，即 0.6 % X 3.499= 0.021(2) a=0.1819 ± 0.0024p=95%(3) 0.1795W a W0.1843P=95%(4) a=0.1819Ums = 0.0024六、导体电阻1、建立过程的数学模型：A=F (a)A-导体电阻的实际值a-导体电阻的测量值A的佔计值为则可表示为：A=a此式也可认为是数学模型。其中，a为5
29、次独立测量导体电阻的平均值，即：二7.00Q/KM,2.采用4米长227IEC01 (BV)聚氯乙烯绝缘电线进行测量，测量时温度 为10.5C,测量不确定度分量主要包括三个部分：1.测量人员在重复性条件下进 行重复测量引入的标准不确定度；2.仪器精确度引入的标准不确定度；3.1 A类标准不确定度分量评定=妝）=0.007 Q/KM y/n%(di) =0.007 Q/KM用相对标准不确定度分量表示为:%) =0.1%V| =_ =4测量列1原始读数(o. ool Q)实际电阻(Q/KM)残差残差平方v2126. 9737. 000227. 0087. 020. 02326. 8746. 99-
30、o.o1426. 8986. 99-o.o1527. 0107. 020. 02a7. 003.2 B类不确定度分量评定3.2.1双臂电桥提供的说明书表明，该测量仪的物精度为0.00001 Q,据此可估计 a 在n-0.0000+0.00001）区间内,即在（6.99999 Q/KM, 7.00001 Q/KM ）范圉内都可能出现，且出现的机会在区间内各处均等。（均匀分布）（ 0.00001=0.U（d2）的不可信度根据实践经验佔算为20%,即空艸= 20%,j_ M（Q2）2U（d2）=124合成标准不确定度和扩展不确定度评定山数学模型可知,其灵敏系数为1考虑各分量彼此独立或不相关，故 uc
31、 3）= J（0.007）+（0.00000$=0.007,_比爲_0.007 二彳V< " a） 0.007 | 0.000丽-4 12由Q = 95%,査t分布表匚©J三2.78所以，U5 = 2.78x0.007 = 0.0195测量不确定度汇总和报告(1) a=7.0(l ±0.3X10-2) %p=95% (括号内的0.6X IO ?是按相对形式表示的不确定度，即0.6 % X 3.499= 0.021(2) a=7.00 ± 0.019 p=95%(3) 6.981 a W7.019P=95%(4) a=7.00 (Ad = 0.019