计量与测试技术 ２０１７丰第４４卷第２期 基于ＬＡＢＶＩＥＷ的测量不确定度计算器 张少华 杨 青 严 可 （南京电子器件研究所，江苏南京２１００１６） 摘要：本文介绍了一种基于ＬＡＢＶＩＥＷ的测量不确定度计算程序，该程序可对测量数据进行自动处理，并可将原始数据和计算得到的数据导Ｈ１至ｅｘｃｅｌ表 格存储。该程序可有效提高工作效率、减少人为差错，具有较强的实Ｈｊ性和扩展性。 关键词：ＬＡＢＶＩＥＷ；测量不确定度；数据处理；自动计算 中图分类号：ＴＢ９ 文献标识码：Ａ 国家标准学科分类代码：４１０．５５ ＤＯｉ：１０．１５９８８／ｊ．ｃｎｋｉ．１００４—６９４１．２０１７．０２．０２８ Ｃａｌｃｕｌａｔｏｒ ｏｆ Ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ ｉｎ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＬＡＢＶＩＥＷ Ｚｈａｎｇ Ｓｈａｏｈｕａ Ｙａｎｇ Ｑｉｎｇ Ｙａｎ Ｋｅ 在计量检定工作中，数据处理是一项专业而繁琐的 工作，测量不确定度的计算作为其中最为重要的计算内 ２，因此程序计算时默认ｋ＝２，若有需要可添加输入框自 定义ｋ值。填人数据个数、重复测量数据、Ｂ类评定各分 量区间半宽度及相应分布类型，点击计算按钮即可得到 容，其计算过程尤其复杂且极易出错。本文根据测量不 确定度的计算特点，以及ＬＡＢＶＩＥＷ图形化编程语言的 编程特点，设计了一种测量不确定度计算程序。该计算 测量平均值、自由度、实验标准偏差、平均值的标准偏差、 Ｂ类评定各分量所引入不确定度、合成不确定度及扩展 不确定度。 依据ＪＪＦ１０５９．１—２０１２（（测量不确定度评定与表示》 程序可实现自动数据处理，只需填入相关信息，点击鼠 标，即可得到计算结果并可实现数据的导出存储。 Ｉ 测量不确定度计算及存储程序 １．１ 测量不确定度计算程序 中对不确定度计算结果的规定，合成不确定度和扩展不 确定度通常保留一到两位有效数字，本程序给出结果保 留两位有效数字。为保证不确定度评定结果的可靠性． 若需保留的有效数字后面有不为０的数字则进位。进位 程序如图２所示，通过循环程序将两位有效数字移至小 数点前并就近取整，利用移动后的数值减去取整后的数 值，若结果大于零，则将取整后数值加１还原为原有数量 级输出显示，若结果小于等于零，则将取整后数值还原为 原有数量级输出显示。 假－ Ｈ霹，Ｈ 一● 厂 ｒ —： 图１ 测量不确足度计算器 ］． ， ．。 测量不确定度计算程序前面板如图１所示。前面板 设计分为Ａ类评定、Ｂ类评定及结果输出三部分，Ａ类方 盥 ： ］ －￡ ＿仁 法评定的不确定度分量一般为测量重复性引入的不确定 度分量，程序设置数据个数输入框，用于定义重复测量数 据个数。Ｂ类方法评定的不确定度由相关信息或经验得 到相关区间半宽度并假设概率分布计算得到，概率分布 １．２数据导出程序 在完成全部运算过程后，点击图１所示导出数据按 钮即可将原始数据及测量结果导出至ｅｘｃｅｌ表格进行存 储，数据导出程序如图３所示。数据导出至ｅｘｃｅｌ表格为 图２进位程序 类型为可选下拉菜单。依据ＪＪＦ１０５９．１—２０１２（￣１Ｊ量不确 定度评定与表示》，扩展不确定度计算时ｋ值一般取 ＝ 收稿日期：２０１６—１０—０９ 张少华等：基￣ＬＡＢＶＩＥＷ的测量不确定度计算器 固定格式，在ｅｘｃｅｌ中首行为表头信息，即每个字段定义， 原始数据及测量结果则自动导出至相应列。 其为均匀分布，取包含因子ｋ＝ ，不确定度分量ｕ ： ｕ３＝旱＝５．７７×１０ （５） 以上各项测量不确定度分量不相关，则其合成 不确定度ｕ 为： １Ｘ ＝√ ＋Ｍ；＋ ；＋“：＝．× … ／ ＋Ｍ；＋ ；＋“：：１．×１１ｌ， １ ２ １０一ｍ ０ ＝ （（）６ ６）（７） 图３数据导出程序 取后＝２，则其扩展不确定度 为： Ｕ＝ｋｕ ＝２．４×１０ 。 ２实例分析 ２．１ 频率准确度不确定度评定 在建立铷原子频率标准装置时，要对其频率准确度 进行不确定度评定，以此为例进行分析。 （１）标准名称：铷原子频率标准装置 （２）测量方法：利用由ＳＳ２９０１Ｅ射频程控开关、 ＰＯ７Ｄ一２频标比对器、９１０Ｒ铷原子钟组成的铷原子标准 装置对５３１４９Ａ频率计数器１０ＭＨｚ参考输出直接测量。 （３）测量模型 ２．２测量不确定度计算器运算结果 文章２．１节所示测量不确定度计算过程中公式繁 多，计算量大且极易出错，若对多个参量进行不确定度评 定则更为复杂，图４所示为频率准确度的不确定计算器 计算结果，只需将已知数据填入，选好分布类别，点击计 算按钮即可得到计算结果。 频率计数器１０ＭＨｚ参考输出的实际值的准确度为 ，频标比对器读数为 ，在标准条件下的连接电缆等带 ｝Ｘ＝｝Ｎ （４）不确定度计算 （、１、》 来的影响可忽略，则： ①测量重复Ｉ生引入的标准不确定度 相同测量条件下，对频率计数器１０ＭＨｚ参考输出进 行１０次重复测量，测得值为：５．８８ Ｘ １０～、５．８５ Ｘ １０一、 ５．８９×１０一 、５．８８ Ｘ １０一 、５．８５×１０一 、５．８５ Ｘ １０一 、５．８３ 图４频率准确度的不确定度评定计算结果 ×１０一、５．８１×１０一、５．８３ ｘ １０一、５．８１×１０一，此结果为 计算完成后点击导出数据按钮即可将数据导出至 ｅｘｃｅｌ表格进行存储，如图５所示。 蠢 瓤 氟 ‰ 纛 蒜苗 样州 Ｈ ” 釜 器：嚣 ～相对量。则重复性引入的不确定度分量利用贝塞尔公式 法计算得不确定度分量“，为： ｕ１＝９．０４ Ｘ １０ （２） ＿ｃ矗ｆ目 由 女ｌ：宜 １盯 “ 。 。 辅 矗 椭。’。 ｝ ：嚣 署 舞 ②铷原子钟９１０Ｒ频率准确度引人的标准不确定度 ： 由铷原子钟９１０Ｒ技术说明书可知，频率准确度指 标为±２ Ｘ １０ 。，则其区间半宽度０＝２×１０ 。，假设其 ３ 结束语 图５数据导出结果 由图３可以看出，测量不确定度计算程序与手工计 算的结论是一致的。该计算程序可以有效的提高工作效 率，避免计算差错，对实际工作有较大帮助。在该计算程 序基础上可针对不同专业需求进行定制，对不同专业的 测量不确定度的计算有一定的推广作用。 参考文献 服从均匀分布，取包含因子ｋ＝ ，不确定度分量“，为： ｆ￡１＝ ＝１．１５×１０ 。 （３） ③铷原子钟９１０Ｒ日漂移引入的标准不确定度“ 由铷原子钟９１０Ｒ技术说明书可知，日漂移率指标 为±２×１０ ，则其区间半宽度ｏ＝２ Ｘ １０ ，假设其服 ［１］Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ．Ｍ Ｓｅｒｉｅｓ Ｕｓｅｒ Ｍｍｍａ１．２００７（１２）． ［２］ＪＪＦ １０５９．１—２０１２（￣量不确定度评定与表示》．国家质量监督检 验检疫总局，２０１２． 从均匀分布，取包含因子ｋ＝√３，不确定度分量“ ： ／／＇３＝詈＝１．１５×１０ （４） ［３］王新．对ＪＪＦ １０５９．１—２０１２中预评估重复性条款解析［Ｊ］．工业 计量，２０１４（６）． ④频标比对器ＰＯ７Ｄ一２引入的标准不确定度 设置频标比对器取样时间为 ＝１０ｓ，说明书给出的 指标为±１ Ｘ １０ ，则其区间半宽度０＝１×１０ ’，假设 作者简介：张少华，男，工程师。工作单位：南京电子器件研究所。 杨青，严可，南京电子器件研究所（南京２１００１６）。
