4、地磁矢量場用磁通門磁力儀校準(zhǔn)規(guī)范-測量不確定度評定

PAGEPAGE1地磁矢量場用磁通門磁力儀校準(zhǔn)規(guī)范測量不確定度評定報(bào)告中國地震局地球物理研究所二○二三年五月

地磁矢量場用磁通門磁力儀校準(zhǔn)規(guī)范測量不確定度評定報(bào)告以中國地震局地球物理研究所的零磁空間實(shí)驗(yàn)室檢測平臺的弱磁感應(yīng)強(qiáng)度檢定系統(tǒng)為例，對校準(zhǔn)磁通門磁力儀的測量不確定度進(jìn)行評定。磁感應(yīng)強(qiáng)度最大允許誤差1.1測量模型式中：——被校分量傳感器的最大允許誤差，nT；——被校分量傳感器的示值，nT；——被校分量傳感器的零場示值，nT；——標(biāo)準(zhǔn)線圈復(fù)現(xiàn)的磁場值，nT。1.2測量不確定度的主要來源磁感應(yīng)強(qiáng)度的測量不確定度主要來源有：由測量重復(fù)性引入的測量不確定度分量u(r)；由標(biāo)準(zhǔn)磁場的非均勻性引入的測量不確定度分量u(BG)由標(biāo)準(zhǔn)磁場波動引入的測量不確定度分量u(Bδ)。1.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評定1.3.1由測量重復(fù)性引入的測量不確定度分量測量重復(fù)性用測量結(jié)果平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，重復(fù)測量10次，用貝塞爾計(jì)算實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差。重復(fù)性測量數(shù)據(jù)見表1。表1磁感應(yīng)強(qiáng)度800nT點(diǎn)重復(fù)性測量數(shù)據(jù)測量次數(shù)磁感應(yīng)強(qiáng)度測量值（nT）第1次826.79第2次826.80第3次826.79第4次826.79第5次826.79第6次826.80第7次826.79第8次826.78第9次826.79第10次826.77平均值826.789則由測量重復(fù)性引入的測量不確定度分量為：nT1.3.2由標(biāo)準(zhǔn)磁場非均勻性引入的測量不確定度分量標(biāo)準(zhǔn)磁場工作區(qū)的磁場非均勻性不超過0.1nT，假設(shè)其服從均勻分布，則由標(biāo)準(zhǔn)磁場非均勻性引入的測量不確定度分量u(BG)為：nT1.3.3由標(biāo)準(zhǔn)磁場波動引入的測量不確定度分量工作區(qū)磁場波動不超過0.01nT，假設(shè)其服從均勻分布，則由干擾磁場引入的測量不確定度分量u(Bδ)為：nT1.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一欄表表A.1磁感應(yīng)強(qiáng)度校準(zhǔn)的不確定度分量一覽表不確定度分量不確定度來源評定方法分布k值uu(r)測量重復(fù)性A正態(tài)10.003nTu(BG)標(biāo)準(zhǔn)磁場非均勻性B均勻0.058nTu(Bδ)標(biāo)準(zhǔn)磁場波動B均勻0.006nT1.5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度各個(gè)測量不確定度分量不相關(guān)，則被校準(zhǔn)磁通門磁力儀磁感應(yīng)強(qiáng)度最大允許誤差的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(ΔB)為：nT1.6擴(kuò)展不確定度被校準(zhǔn)磁通門磁力儀磁感應(yīng)強(qiáng)度最大允許誤差的擴(kuò)展不確定度U(ΔB)為：取k=2，則被校準(zhǔn)磁通門磁力儀磁感應(yīng)強(qiáng)度最大允許誤差的擴(kuò)展不確定度U(ΔB)為：nT磁傳感器零偏測量模型B+和B-強(qiáng)相關(guān)，其不確定度來源和大小一樣。因此，磁傳感器的測量不確定度只考慮影響量。不確定度來源由校準(zhǔn)工作區(qū)磁場非均勻性引入的不確定度分量u1由校準(zhǔn)工作區(qū)磁場的波動引入的不確定度分量u2由被校儀器的示值分辨力引入的不確定度分量u3標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定由校準(zhǔn)工作區(qū)磁場非均勻性引入的不確定度分量u1校準(zhǔn)工作區(qū)的磁場非均勻性不超過0.1nT，假設(shè)其服從均勻分布，則由校準(zhǔn)工作區(qū)磁場非均勻性引入的不確定度分量u1為：nT由校準(zhǔn)工作區(qū)磁場的波動引入的不確定度分量u2工作區(qū)磁場波動不超過0.01nT，假設(shè)其服從均勻分布，則由干擾磁場波動引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：nT由被校儀器的示值分辨力引入的不確定度分量u3被校儀器的示值分辨力為0.01nT，假設(shè)其服從均勻分布，則由被校儀器的示值分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：nT不確定度分量一覽表表2不確定度分量一覽表分量不確定度來源評定方法分布k值靈敏系數(shù)uiu1校準(zhǔn)工作區(qū)磁場非均勻性B均勻分布10.058nTu2校準(zhǔn)工作區(qū)磁場的波動B均勻分布10.006nTu3被校儀器的示值分辨力B均勻分布10.003nT合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc考慮到各影響量，且各不確定度分量不相關(guān)，則轉(zhuǎn)向差的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：nT擴(kuò)展不確定度U按k=2，磁傳感器零偏的擴(kuò)展不確定度為：nT磁場噪聲測量模型BN,max和BN,min強(qiáng)相關(guān)，其不確定度來源和大小一樣。因此，噪聲的測量不確定度只考慮影響量。不確定度來源由標(biāo)準(zhǔn)磁場的波動引入的不確定度分量u1由被校儀器的示值分辨力引入的不確定度分量u2標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定由標(biāo)準(zhǔn)磁場的波動引入的不確定度分量u1工作區(qū)磁場波動不超過0.01nT，假設(shè)其服從均勻分布，則由干擾磁場波動引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：nT由被校儀器的示值分辨力引入的不確定度分量u3被校儀器的示值分辨力為0.01nT，假設(shè)其服從均勻分布，則由被校儀器的示值分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：nT不確定度分量一覽表表3不確定度分量一覽表分量不確定度來源評定方法分布k值靈敏系數(shù)uiu1校準(zhǔn)工作區(qū)磁場的波動B均勻分布10.006nTu2被校儀器的示值分辨力B均勻分布10.003nT合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc考慮到各影響量，且各不確定度分量獨(dú)立不相關(guān)，則噪聲的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：nT擴(kuò)展不確定度U按k=2，磁場噪聲的擴(kuò)展不確定度為：nT正交度測量模型式中：——被校磁通門磁力儀的H軸與D軸之間的非正交性，單位為（ˊ）；、、——被校磁通磁力儀在零磁場狀態(tài)下的3個(gè)分量的示值，單位為nT；、、——被校磁通磁力儀在外加磁場狀態(tài)下的3個(gè)分量的示值，單位為nT。不確定度來源由測量點(diǎn)示值誤差引入的不確定度分量u1由被校儀器的磁軸與線圈磁軸不平行，以及儀器水平等引入的測量不確定度分量u2標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定由測量點(diǎn)示值誤差引入的不確定度分量u1測量點(diǎn)示值誤差的測量不確定度評定見1，考慮、強(qiáng)相關(guān)，則由測量點(diǎn)示值誤差引入的測量不確定度u1為：假設(shè)正交度校準(zhǔn)時(shí)的外加磁場為800nT，測量點(diǎn)示值誤差的測量不確定度為0.12nT，則：ˊ由被校儀器的磁軸與線圈磁軸不平行，以及儀器水平等引入的測量不確定度分量u2假設(shè)其最大夾角為6ˊ，按勻分布考慮，則由被校儀器的磁軸與線圈磁軸不平行，以及儀器水平等引入的測量不確定度分量u2為：ˊ不確定度分量一覽表表4不確定度分量一覽表分量不確定度來源評定方法分布k值靈敏系數(shù)uiu1由測量點(diǎn)示值誤差引入的不確定度分量B均勻分布15.2ˊu2由被校儀器的磁軸與線圈磁軸不平行，以及儀器水平等引入的測量不確定度分量B均勻分布13.5ˊ合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc考慮到各影響量，且各不確定度分量獨(dú)立不相關(guān)，則正交度的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：ˊ擴(kuò)展不確定度U按k=2，正交度的擴(kuò)展不確定度為：ˊ溫度系數(shù)測量模型BTmax和BTmin強(qiáng)相關(guān)，其不確定度來源和大小一樣。因此，溫漂的測量不確定度只考慮影響量。不確定度來源由校準(zhǔn)工作區(qū)磁場非均勻性引入的不確定度分量u1由校準(zhǔn)工作區(qū)磁場的波動引入的不確定度分量u2由被校儀器的示值分辨力引入的不確定度分量u3標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定由校準(zhǔn)工作區(qū)磁場非均勻性引入的不確定度分量u1校準(zhǔn)工作區(qū)的磁場非均勻性不超過0.1nT，假設(shè)其服從均勻分布，則由校準(zhǔn)工作區(qū)磁場非均勻性引入的不確定度分量u1為：nT由校準(zhǔn)工作區(qū)磁場的波動引入的不確定度分量u2工作區(qū)磁場波動不超過0.01nT，假設(shè)其服從均勻分布，則由干擾磁場波動引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：nT由被校儀器的示值分辨力引入的不確定度分量u3被校儀器的示值分辨力為0.01nT，假設(shè)其服從均勻分布，則由被校儀器的示值分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為：nT不確定度分量一覽表表2不確定度分量一覽表分量不確定度來源評定方法分