车用超级电容器单体静电容量测量不确定度评定方法.pdf

2076.05
理论与算法
车用超级电容器单体静电容量測量不确定度评定方法
田焕荣
(中国北方车辆研究所,北京,100072)
摘要:本文通过车用超级电容器静电容量检测实例详细的述不确定度评定的流程和方法,为实验室开展不确定度提供鉴。
关键词:检测;数学模型;不确定度评定
Evaluation method for uncertainty of measurement of the electrostatic
capacity of a vehicle with a super capacitor
Tian Huanrong
(China North Vchicic Rcscarch Institute, Bcijing 100072, China)
Abstract In this papcr, the process and method of uncertainty cvaluation arc cxpounded in dctail by using
the example of the electrostatic capacity of the vehicle s super capacitor, which provides reference for the
laboratory to carry out the uncertainty
Keywords: detection; ma Hemat ical model; uncertainty evaluation
0前言
识某础,能够判断不确定度来源利不确定度报告的解释。展超
随省国际上:个格评定对测不确定度要求不断提高,国家实电容器单体静电容的测不确定度评定,同样需要从以
验室认可対测不确定度对测量、试验结某的可信性、可比性和个方面进行分析,全画把影响数据准确件的素和科学的测
可接受性的影响也更加关注。CNAS-CL01《检测和校准实验室能
力认可准则》规定:“校准实验室或进行白校准的检测实验室,对2开展测量不确定度评定流程
所有的校准和各种校准类型都应具有并应用评定测显不确定度
不确定度评定方法在理论上:已经有系统的规范,如图1所
的程庐。检测实验室应具有并应用评定测量不确定度的程j”
为充分考虑实验室认可的要求,满足客户和其他各イ关方而的需
开展超级电容器单体静电容量的不确定度评定,更重要的是
求,获困家实验室认可的实验室都在积极推进和展不确定度评对实际测量过程的熟恐掌提,只有深入了解测量的标准、方法、设
定工作。内比,対测参数的不确定度评定能カ也成为代表实验各等,才能够正确对測虽参数进行不确定度评定。
室检测技术能力的重要标志。
2.1建立测量数学模型
1开展测量不确定度评定的前提
建立测数学模型即根据被测量的定义和测星方案,确立函
测不确定度评定对大多数实验室来说还是个模糊的概数关系。超级电容器单体静电容量试验方法如下:a)电容器单体
念,要在实验室全面井展不确定度评定工作是个较复杂的工以恒定电流充电到额定电压;b)电容器单体以恒定电流放电到
科:首先需要实验室透彻分析测量参数形成的各个环节,包括:最低工作电压;c)近复步骤a)-b)5次,记永电容器电压从额
试验方法、檢测设各、人员操作、样品状态及坏境条件等;其次,定电压的80%至最低工作电压的放电时间:d计算每次循环电
开展不确定评定需要运用数学统计、误差分析、数据处理等深入容器单体的静也容量,取其平均值。
的础理论:最后需要不确定度讲定者イ卡富的检测经验和知2.2识别不确定度的来源
建立测量数学模型
对检测和校准测量结果不定度米源的识別应从分析测量
过程入于,?对测量方法、测量系统和测量程庁作详细研究。测量
识別不定度的来源
不确定度的米源通常有对破测量的定义、檢测方法不理想、抽样
的代表性不够、测量仪器的不确定度、赋予计里标准的值或标准
求出最仁偵
物质的不准、被测量重复观测值的变化等。
不伯定度分量的A类评定
不俯定度分量的B关评定
表15次测量数据统计列表
参数次数
测最不确定度的合成
52.9752.7552.70
52.83
52.96
扩展不确定度
2942.82930.62927,82935.02942.2
不确定度评定报告
2935,7
图1不确定度评定流程
50.4126.0162,41
0,49
42.25
甲测i
45
ELECTRつ IC TEST
理论与算法
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按照试验方法分析,静电容测量的不确定来源土婓イ:重2.6测量不确定度的合成
复测量但的变化;测量装置引入的不确定度
当测量不确定度有若に个分量耐,则总不确定度应山所有各
2.3求出最佳值
分量(A类与B类)米合成。将静电容量参数的各不确定度分量进
根据建立的測量模型,被测Y的最仕值表示为:,利げ上行合成,可以得出
式得出被测中的最住值(通常即指算术平均值)。
。=Vz2+12=9.0(F)
(5)
进行5次独立测量。测得的结某(如表1)
2.7扩展不确定度
2.4不确定度的A类评定
为满足各领域的需要,可将合成不确定度4乘以人」1的包
样本标准
?子k,以给测量不定度一?个较高信概率的曾信区间,从
而得到扩展不确定度。静电容量参数测试按照正态分布给出置信
u(x:)=
xi. -xi
区间k=2,其扩展不确定度表示为
代入公式(2)计算出静电容量参数的A类不确定度为
U。=んu=18.0
2.8静电容量参数的测量不确定度报告
u (c)=
7777
对于檢测实验宰,一般使用扩展不确定度表示测量不确定
uA(c)=3.0(I)
果。同时必须注明ん位,必要时述应成给出k值的获得方法及ばイ关
2.5不确定度的B类评定
参数,如置信概率。
超级电容器单体静电容量不确定度结果表示为:
随机变量的佔计伂不是由重复观测得出,则相应的标准不确
c=2935.7±18.0k=2
定度使应根据可能引起变化的所有信思米判断、估算。根据所有
不确定度评定报告中不确定度的数值要取得适当,其最斤的
可用的信息,通常可以得出随机变量估计值的置信区间(变化范有效数字最多可取二位。对于山运算环节,为减小舍入误差的
国)的半宽度x或者扩胺不确定度(x1)。而标准差、置信区间的
向,不俯定度有效数字的位数可适当多取,一般多取一位即可。
半宽度与置信因子(或扩展不确定度与包含因子)之间有着明在实际工.作中,不确定度是有単位的,报告测虽结果时,合成不
的函数关系:
定度道常不超过两位有效数字,同时不确定度的末位数应与测得
a(x)=a/ん或a(x)=U/k
值的末位数的数级相同。
k值的评定则是根据先验或主观概率分布来确定。
本项试验的B类不确定度来源土要是测量设备。经查阅,4结束语
也压测量设各的校准结果为:U=9.8×10k=2(取包含概率不定度是表征赋予被测量值分散性的非负参数,共方法原
95%)。天此
理已经有科学规范的削述。超级电容器单体静电容量不俤定度评
a=/k=49x106
定是针对某测量参数的评定,根据实际条件进行分析,包括了し