電線電纜測量不確定度分析

1、電線電纜測量不確定度分析一、 電線電纜不確定度評定項目有：絕緣厚度、外形尺寸、抗張強度（老化前） 、斷裂伸長率（老化前） 、導體電阻、絕緣電阻。說明：1 、驗材料為型號227IEC01 （ BV ）的聚氯乙烯絕緣電線2、絕緣厚度、外形尺寸的測量為在絕緣層上切取的同一切片，在同一環(huán)境條件下測量十次3、抗張強度、斷裂伸長率的測量為在同一根電線上連續(xù)截取1 0段1 0 cm長的試件4、體電阻、絕緣電阻測量選用一 5 m長的試件上測量5次。二、抗張強度1 、建立過程的數(shù)學模型：A= F （ a ）A-絕緣層本身具有的屈服強度a- WDL-2 型微機控制電腦拉力機測量的屈服力值除以測量面積得到的屈服強度

2、設絕緣層本身具有的屈服強度A 的測量結果為 a=b/S0 ， A 的估計值為 a，則可表示為：A= F （ a ） 此式也可認為是數(shù)學模型。b-WDL-2 型微機控制電腦拉力機測量的屈服力值S0-絕緣層的原始面積其中，a為1 0次獨立測量的屈服強度平均值，即 a=18.8N/mm21、測量不確定度分量主要包括三個部分：1.測量人員在重復性條件下進行重復測量引入的標準不確定度；2.WDL-2型微機控制電腦拉力機測量引入的標 準不確定度；3.環(huán)境溫度誤差引起的標準不確定度。3.1 A類標準不確定度分量評定_ _2s ai二i. ai -'a2=0.35N/mm 2n - 1s(a )= s

3、al)= 0.11 N / mm2,nu a10.11N/mm2用相對標準不確定度分量表示為:U al =0.5%v1 = n -1 = 9測量列i面積(mm2)測量值a(kN)屈服強度(N/mm)殘差a -a殘差平方v217.428137.118.5-0.30.0927.160139.819.50.70.4937.229134.518.6-0.20.0447.303133.718.3-0.50.2557.094134.318.90.10.0167.218134.618.6-0.20.0477.341138.918.90.10.0187.265138.819.10.30.0997.329137

4、.019.00.20.04107.318136.118.6-0.20.04Za18.8注：1、試驗時，溫度為23.1 °C;3.2B類不確定度分量評定3.2.1 測量儀制造廠提供的說明書表明，該測量儀的準確度為I級，意即出 廠檢定時，最大允許誤差在其量程范圍內為 土。由于沒有更多的信息，可 估計a在a - a *1%, a + a *1%區(qū)間內，即在 18.61N/mm 2,18.99N/mm 2范圍內都可能出現(xiàn)，且出現(xiàn)的機會在 區(qū)間內各處均等。（均勻分布）U a2 =0.188/ 3 =0.11N/mm 2u12）的不可信度根據(jù)實踐經(jīng)驗估算為20% ,即u a2-u-a- 20%,

5、U a2三123.2.3環(huán)境溫度偏差引起的不確定度GB/T2951.1-1997規(guī)定拉力試驗應在（235） C的條件下進行，但由于室內溫度很難控制在一個確定的值，而電線聚氯乙烯絕緣層對溫度比較敏感， 在不 同溫度下的張拉試驗情況見下表:溫度取大拉力(N)截面積(mm)抗張強度(N/ mm )殘差3 -3殘差平方v218C137.17.1619.10.40.1620 c139.87.4318.80.10.0123 c134.57.2318.6-0.10.0126 c133.77.3018.3-0.40.1628 c134.37.0918.90.20.04Z318.7,該項誤差按照正態(tài)分布考慮,s

6、 a=0.30對應 p =0.95 ,U 33 =0.301.960= 0.15 N/ mm2k可以查表得到，即% 4960,即:精品資料用相對標準不確定度分量表示為:U 31 = 0.8%1V4 =2三 7771& u（a4” IL u（a4）.4合成標準不確定度和擴展不確定度評定由數(shù)學模型可知，其靈敏系數(shù)為1.考慮各分量彼此獨立或不相關，故uc a =U2 31U2 322u 33222=0.110.110.15= 0.220.224440.11 011 0.15=584Ucr e(a)Ve ff:Ur el0)i 1 i9127771精品資料由 p = 95% , veff =5

7、8，查 t 分布表 t p(Veff 也 2.002所以，U 095 = 2.002 0.22 = 0.44 0.955測量不確定度匯總和報告(1) a=18.8(1 i2.3X10-2) N/mm 2p=95% (括號內的 2.3 X10-2 是按相對 形式表示的不確定度，即2.3% X400N/mm 2= 7.5N/mm 2(2) a=18.8N/mm 2 i0.44N/mm 2p=95%(3) 18.36N/mm 2至 49.24N/mm 2 P=95%(4) a= 18.8N/mm 2 U 0.95 = 0.44N/mm 2四、斷裂延伸率：1、建立過程的數(shù)學模型：A= F (a)A-電

8、線絕緣層試件的斷裂延伸率a-實際測量電線絕緣層試件的斷裂延伸率A的估計值為a,則可表示為：A=F (a)此式也可認為是數(shù)學模型。其中，a為io次獨立測量的斷后伸長率平均值，即a=%2.測量不確定度分量主要包括三個部分： 測量人員在重復性條件下進行重復 測量引入的標準不確定度；2.WDL-2型微機控制電腦拉力機測量引入的標準不 確定度；3.環(huán)境溫度誤差引起的標準不確定度；4。游標卡尺測量原始標距引起3.1 A類標準不確定度分量評定2-_' ai-aIL . =3.78% n . 1sia=sau)=1.20%nU ai = 1.20%用相對標準不確定度分量表示為：U a1 = 0.5%V

9、1 = n -1 =9A類計算表測量列i原始標距(mm)斷后標距(mm)斷后仰長率(%)殘差a-a殘差平方v212047.73238.65-7.0549.7022050.17250.855.1526.5232049.35246.751.051.1042049.35246.751.051.1052048.86244.30-1.401.9662049.12245.60-0.100.0172049.62248.102.405.7682048.90244.50-1.201.4492050.02250.104.4019.36102048.21241.05-4.6521.62a49.13245.70注：1

10、、試驗時，溫度為23.1 °C;2、該表中的強度值均為按 GB/T 8170-1987數(shù)值修約規(guī)則修約后的值。3.2 B類不確定度分量評定3.2.1 測量儀制造廠提供的說明書表明，該測量儀的準確度為1%,即出廠 檢定時，最大允許誤差1。由于沒有更多的信息，可估計a在a-1%a,a+1%a 區(qū)間內，即在48.64mm,49.62mm范圍內都可能出現(xiàn)，且出現(xiàn)的機會在區(qū)間 內各處均等。（均勻分布）0.490,u a2 -1.4 %a2 20 .3U（ a2）的不可信度根據(jù)實踐經(jīng)驗估算為20% ,即A "a2' = 20% ，U a21 U a22 I U（a2）.123.

11、2.2 游標卡尺的分辨力為0.02mm ,即為該量具的步進量，也即有效數(shù)字的末位或最小有效數(shù)字跳動“一步”時示值的變化量。不考慮面積的測量過程誤差1一 一，所引起的不確止度，由匕導致的B類標準不確止度分重，以士-父0.02mm為取大2邊界，即把0.02mm步進量的寬度成是置信區(qū)間的寬度。10.02u b = 2= 0.03 %203對于10次測量的算術平均值而言，U（b）= 0.03/J10 =0.9%3.2.3 環(huán)境溫度偏差引起的不確定度GB/T2951.1-1997規(guī)定拉力試驗應在(23 i5) C的條件下進行，但由于室內溫度很難控制在一個確定的值，而電線聚氯乙烯絕緣層對溫度比較敏感，在溫

12、度原始標距(mm)斷后標距(mm)斷后仰長率(%)殘差a -a殘差平方v218 c2046.84233.20-11.94142.5620 c2047.72236.60-8.5472.9323 c2049.35246.751.612.5926 c2051.36252.807.6658.6828 c2051.87256.3511.21125.66Za245.14不同溫度下的張拉試驗情況見下表:2T - -1- a i - a-=10.03%，該項誤差按照正態(tài)分布考慮，對應 pn -1=0.95, k可以查表得到，即 kP =1.960,即:U a3 =10.031.960= 5.12%用相對標準不

13、確定度分量表示為:U a1 = 2.1%-2_ 1V4 =2三 1250u a4I U（a4）.4合成標準不確定度和擴展不確定度評定由數(shù)學模型可知，其靈敏系數(shù)為1.考慮各分量彼此獨立或不相關，故 222uc a =u au a?u a322224二 ucr e(a)ff 一:ur el(a)=1.21.40.95.12= 5.52 %4一552一4 = 75212 14 512 099121250由 P = 95% ,752 ,查 t 分布表 t p(Veff b 1.98所以，U 095 =1.98 父5.52=10.9 % 0.955測量不確定度匯總和報告(1) a=245.7(1

14、77;4.4X10-2) %p=95% (括號內的 6.4 X10-2 是按相對形式表 示的不確定度，即4.4 % >245.7 %= 10.9% a=245.7 % ±10.9 %p=95% 256.6 % <a <234.8 %P=95% a= 245.7 %U 0.95 = 10.9 %四、絕緣層厚度(采用投影儀50倍鏡頭)1、建立過程的數(shù)學模型：A= F (a)A-電線絕緣層厚度的實際值a-電線絕緣層厚度的測量值A的估計值為a,則可表示為：A=a F (a)此式也可認為是數(shù)學模型其中，a為5次獨立測量的絕緣層厚度平均值，即 a=0.88則2.測量不確定度分量

15、主要包括三個部分：1.測量人員在重復性條件下進行重復測量引入的標準不確定度；2.測量人員選取不同部位測量引入的標準不確 定度；3.投影精度引入的標準不確定度；4.玻璃標尺精確度引起的標準不確定 度。3.1A類標準不確定度分量評定2T - -1 a i - a -=0.003 mmn -1s-y s(ai )s a i = a =0.001 mm< n 品u( a1 ) = 0.001 mm用相對標準不確定度分量表示為：U a1 = 0.1%=n -1=4測量列i原始讀數(shù)(mm)實際尺寸(mm)殘差a -a殘差平方v2143.640.87300243.680.8740.0010.00000

16、1343.860.8770.0040.000016443.380.868-0.0050.000025543.540.871-0.0020.000004a0.8733.2B類不確定度分量評定3.2.1投影儀制造廠提供的說明書表明，該測量儀的物鏡放大率誤差為土0.08%,據(jù)此可估計 a 在3-0.08% 3,5+0.08%一區(qū)間內,即在0.8723mm,0.8737mm范圍內都可能出現(xiàn)，且出現(xiàn)的機會在區(qū)間內各處均等。（均勻分布）u（a2 ）= 0.0007 = 0.0004 mm .- U 52u（ a2）的不可信度根據(jù)實踐經(jīng)驗估算為20%,即=20% ,u 52V21 u 522 I u（a2）

17、.3.2.2玻璃尺分辨力為0.5mm,由于采用50倍投影，則0.5/50=0.01 mm ,即為該量具的步進量，也即有效數(shù)字的末位或最小有效數(shù)字跳動“一步”時示值的變化量。不考慮面積的測量過程誤差所引起的不確定度，由它導致的B類標準不一、 1確定度分量，以土-父0.01mm為最大邊界，即把0.005mm步進量的寬度成是置 2信區(qū)間的寬度。10.01u b = 2= 0.0029mm3對于5次測量的算術平均值而言，U（b）= 0.0029/ J5 =0.001 mm1 u（a4）2 - u（a4）.3.2.3測量時選用不同部位引入的測量不確定度GB/T2951.1-1997規(guī)定測量絕緣層厚度為在

18、一切片上選取六個部位進行測量，選取不同的部位的測量結果不同，選用不同部位測量的情況見下表:精品資料到，即kp = "，即:k可以查表得1V42UGG】j U(a4)1CX?部位原始讀數(shù)(mm)實際尺寸(mm)殘差a -a殘差平方v2143.640.873-0.008245.230.9050.024343.880.8780.003444.330.8870.006543.220.864-0.017Za0.881該項誤差按照均勻分布考慮,u a3 = 0.016 =0.0009 mm用相對標準不確定度分量表示為:U al = 0.1%4合成標準不確定度和擴展不確定度評定由數(shù)學模型可知，其靈

19、敏系數(shù)為1.考慮各分量彼此獨立或不相關，故Uc a = U2 al U2 a2 U2 a3 U2 a42222=0.0010.00040.0010.00090.00174Ucr el(a)Ve ff 二:Ur elg)i =1, i40.0017= 3344440°0.001 0.0004 0.001 0.0009412+：由 P = 95% 一查 t 分布表 t p(veff b 2.034所以，U nq. =2.034X0.0017 = 0.00346 0.955測量不確定度匯總和報告(1) a=(1此4 M0-2) %p=95% (括號內的0.4X10-2是按相對形式表示的不確

20、定度，即 0.4X10-2X0.873= 0.00346 a=0.873 ± 0.00346p=95% 0.870 < a <0.876P=95%(4) a= 0.873U 0.95 = 0.00346五、外形尺寸(采用投影儀50倍鏡頭)1、建立過程的數(shù)學模型：A= F (a)A-外形尺寸的實際值a-外形尺寸的測量值A的估計值為a,則可表示為：A=a此式也可認為是數(shù)學模型。其中，a為5次獨立測量外形尺寸的平均值，即 a =3.499 mm,2.測量不確定度分量主要包括三個部分：1.測量人員在重復性條件下進行重復測量引入的標準不確定度；2.測量人員選取不同部位測量引入的標準

21、不確定度；3.投影精度引入的標準不確定度；4.玻璃標尺精確度引起的標準不確定度。3.1 A類標準不確定度分量評定=0.017 mmsa?=0.0076 mm ,n川日)=0.0076 mm用相對標準不確定度分量表示為：U al = 0.2%V1 = n _ 1 = 4測量列i原始讀數(shù)(mm)實際尺寸(mm)殘差a -a殘差平方v21174.253.4852176.003.5203175.053.5014175.583.5105173.953.479a3.4993.2B類不確定度分量評定3.2.1 投影儀制造廠提供的說明書表明，該測量儀的物鏡放大率誤差為土0.08%,據(jù)此可估計a在-0.08%,

22、a+0.08%工區(qū)間內，即在0.8723mm,0.8737mm范圍內都可能出現(xiàn)，且出現(xiàn)的機會在區(qū)間內各處均等。（均勻分布）0.0007u a? =0.0004a 、. 3U a2u（ a2 ）的不可信度根據(jù)實踐經(jīng)驗估算為20% ,即a = 20% ,U a22三121 u a22 I u（a2）一3.2.2 玻璃尺分辨力為0.5mm,由于采用50倍投影，則0.5/50=0.01 mm ,即為該量具的步進量，也即有效數(shù)字的末位或最小有效數(shù)字跳動“一步”時示值的變化量。不考慮面積的測量過程誤差所引起的不確定度，由它導致的B類標準不1確定度分量，以土-父0.01mm為最大邊界，即把0.005mm步進

23、量的寬度成是置 2信區(qū)間的寬度。10.01=0.0029mm2.3對于5次測量的算術平均值而言，u（b）= 0.0029/75=0.001 mmV3U a4! U（a4）.3.2.3 測量時選用不同部位引入的測量不確定度GB/T2951.1-1997規(guī)定測量絕緣層厚度為在一切片上選 取2處互相垂直 的部位進行測量，選取不同的部位的測量結果不同，選用不同部位測量的情況見下表：部位原始讀數(shù)(mm)實際尺寸(mm)殘差a -a殘差平方v213.4750.07023.5180.07033.5020.07043.4960.07053.5100.070Za0.070=0,該項誤差引起的不確定度可以不計。尸

24、k aan -1s a i4合成標準不確定度和擴展不確定度評定由數(shù)學模型可知，其靈敏系數(shù)為1.考慮各分量彼此獨立或不相關，故=0.0076 0.0004 0.0 01=0.0077Ve ffUcr el(a)40.0077447 = 4.2Urei(a) 0.0076 0.0004 0.001uc a = J a1u2 a2 a3精品資料12+ 0°由 p = 95% 一查 t 分布表 t p(Veff L 2.738所以，U 府=2.7380.0077 = 0.021 0.955測量不確定度匯總和報告(1) a=3.499(1 ±0.6X10-2) %p=95% (括號內

25、的 0.6 X10-2 是按相對形式表 示的不確定度，即0.6 % >3.499= 0.021 a=3.499 ± 0.021p=95%(3) 3.478 < a <3.520P=95%(4) a= 3.499 U 0.95 = 0.021六、絕緣電阻1、建立過程的數(shù)學模型：A=F (a)A-絕緣電阻的實際值a絕緣電阻的測量值A的估計值為a,則可表示為：A=a 此式也可認為是數(shù)學模型。其中，a為5次獨立測量絕緣電阻的平均值，即 a=0.182MQ.KM,2.采用5米長227IEC01 ( BV)聚氯乙烯絕緣電線進行測量，測量不確定度 分量主要包括三個部分：1.測量人

26、員在重復性條件下進行重復測量引入的標準不 確定度；2.儀器精確度引入的標準不確定度；3.不同人員讀數(shù)引入的標準不確 定度3.1 A類標準不確定度分量評定、 -2:- a i as(a- =0.017 M QKMs.ij卜 saJ=0.0006 M Q.KMU（H ） = 0.0006 M QKM用相對標準不確定度分量表示為:U al = 0.3%Vi = n -1 =4測量列i原始讀數(shù)（M Q）實際電阻（MQ.KM）殘差a-a殘差平方v2136.50.1825236.80.1840336.30.1815436.10.1805536.20.1810a0.18193.2B類不確定度分量評定3.2.

27、1高壓綜合參數(shù)微機測試臺提供的說明書表明，該測量儀的物精度為0.1 M Q, 0.1/200=0.0005,據(jù)此可估計 a 在-0.0005, a+0.0005區(qū)間內,即在0.1814 M QKM, 0.1824 M Q.KM范圍內都可能出現(xiàn)，且出現(xiàn)的機會在區(qū)間內各處均等。（均勻分布）= 0.0003U a2U（a2）的不可信度根據(jù)實踐經(jīng)驗估算為 20%,即aaU a2=20%,1 u a22 u（ a2）.12，是不停跳動3.2.3測量時不同人員讀數(shù)引入的測量不確定度由于高壓綜合參數(shù)微機測試臺數(shù)字顯示屏顯示值不為定值=0.002 ,該項誤差按照正態(tài)分布考慮,對應 p =0.95 ,的，所以同

28、的人員讀書會產(chǎn)生差異，不同人員的讀數(shù)接果見下表:人員原始讀數(shù)（M Q）實際電阻（MQ.KM）殘差a -a殘差平方v2甲36.60.1830乙36.90.1845丙36.20.1810丁36.00.1800a0.1821k可以查表得到，即kp =1.960 ,即:u a3 =0.0021.960= 0.001 MQKM用相對標準不確定度分量表示為:U a = 0.5%2三 200001 u a4vf2 - u（a4）一4合成標準不確定度和擴展不確定度評定由數(shù)學模型可知，其靈敏系數(shù)為1.考慮各分量彼此獨立或不相關，故uc a = u2 a u2 a?u2 a3222=.0.0006 0.0003

29、0.0 01= 0.00124Ucr e(a)Ve ff:Ur e l(a)i 1 i40.0012= 63444630.0006 0.0003 0.00141220000由 p = 95%,查 t 分布表 tp(veff 居1.99所以，1= 1.99 M 0.0012 = 0.00240.955測量不確定度匯總和報告(1) a=(1 ±.3M0-2) %p=95% (括號內的0.6 X10-2是按相對形式表示的不確定度，即0.6 % 0499= 0.021 a=0.1819 ± 0.0024p=95%(3) 0.1795 < a 磅.1843P=95%(4) a= 0.1819 U 095 = 0.0024六、導體電阻1、建立過程的數(shù)學模型：A=F (a)A導體電阻的實際值a導體電阻的測量值A的估計值為a,則可表示為：A=a此式也可認為是數(shù)學模型。其中，a為5次獨立測量導體電阻的平均值，即 a=7.00 Q/KM ,