由于測量重復(fù)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(jié)果看,多用表取 5 位有效數(shù)字即可。進(jìn)一步減小不確定度關(guān)鍵在于 提高平衡顯示能力,本例中垂直偏轉(zhuǎn)系數(shù)只能提高到 5mV/div,進(jìn)一步減小時波形不良,已達(dá)到最佳狀態(tài)。
嚴(yán)格說來,平衡顯示的調(diào)整也會反映在多用表的讀數(shù)重復(fù)性上,構(gòu)成重復(fù)性的部分來源,但并不完全,如 每次同樣的調(diào)節(jié)方向或操作習(xí)慣則平衡顯示好壞無法全部反映在讀數(shù)重復(fù)性上。鑒于兩者關(guān)系復(fù)雜,為了可靠起見,將兩者分別考慮。改進(jìn)法基于同樣考慮。
4.3 改進(jìn)法的測量不確定度評定
改進(jìn)的比較法輸入量Ut (或Ub )的不確定度來源為數(shù)字示波器顯示分辨力、多用表和測量重復(fù)性引入的 不確定度。
本例采用泰克 TDS 5104 型數(shù)字示波器作為平衡判讀顯示儀器,在 1mV/div 偏轉(zhuǎn)系數(shù)下直流偏置可設(shè)置范圍為±1V,測量脈沖頂部時設(shè)為 0.5V,在調(diào)用 20MHz 帶寬限制和平均功能下,可有效去除噪聲,在小偏轉(zhuǎn)系 數(shù)下獲得良好的波形,便于頂值的比較判斷。光標(biāo)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(shù)字多用表讀數(shù),所以
獨立重復(fù)測量 10 次,測量結(jié)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(biāo)準(zhǔn)不確定度為:
擴展不確定度為:
測量結(jié)果為:
當(dāng)用平均值作為測量結(jié)果時,
與單次測量結(jié)果比較,重復(fù)性測試對測量結(jié)果準(zhǔn)確度改善有限。采用 6 位半數(shù)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(jié)果的不確定度評定匯總為表 2,可看出改進(jìn)法比傳統(tǒng)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(jié)果的差值應(yīng)滿足下式 :
將數(shù)值代入兩端:
可見滿足上面要求,且已知傳統(tǒng)法評定合理,因此一定意義而言,改進(jìn)法不確定度評定合理,測量結(jié)果有效。綜上所述,改進(jìn)后的脈沖幅度比較法不確定度優(yōu)于 10-4 量級,且評定合理;與傳統(tǒng)方法相比,有更高的準(zhǔn)確度。
5.結(jié)論