摘要：本文介紹了電飯鍋熱效率的測試方法，按照J(rèn)JF1059.1-2012《測量不確定評定與表示》的要求，詳細(xì)分析電飯鍋產(chǎn)品熱效率測試不確定來源，對熱效率測試不確定度進(jìn)行評估。

關(guān)鍵詞：電飯鍋；熱效率；不確定度；分析

不確定度是評定測量結(jié)果質(zhì)量的主要依據(jù)，在產(chǎn)品能效檢測中尤為重要。目前有些實驗室在測量不確定度評估方面技術(shù)力量薄弱，存在分量分析不合理、計算和表述有誤等問題。筆者根據(jù)自動電飯鍋檢測要求和不確定度的評估要求，對熱效率測試項目進(jìn)行不確定度分析。

1自動電飯鍋熱效率不確定度分析

1.1測量過程簡述
　　1）測量依據(jù)：GB 12021.6-2008《自動電飯鍋能效限定值及能效等級》。
　　2）測量方法：用稱重法向內(nèi)鍋加水，達(dá)到額定容積的80%，測量初始水溫。通電，并用電度表測量電飯鍋的耗電能（量），當(dāng)內(nèi)鍋水溫升到90℃時，立即切斷電源，讀取耗電能（量）。用熱電偶測量結(jié)束時內(nèi)鍋中水溫Zui高溫度值。根據(jù)公式計算熱效率。
　　3）評定結(jié)果的使用：符合上述條件的測量結(jié)果，一般可參照使用本不確定度評定方法。

1.2 數(shù)學(xué)模型
　　電飯鍋熱效率按公式計算：
                                        （1）
　　式中:η為熱效率，%；G為水的重量，kg；t1為初始水溫，℃；t2為Zui高水溫，℃；E為耗電能，W·h；1.16為常數(shù)，W·h／(kg·℃) 。 
　　式中，各輸入量的靈敏系數(shù)分別為 ：
                                         （2）
                                          （3）
                                         （4）
                                         （5）

1.3不確定度來源分析
　　從數(shù)學(xué)模型可以看出，電飯鍋熱效率測量結(jié)果不確定度由下列分量決定：
　　1） 6次重復(fù)測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，采用A類評定，保留小數(shù)點(diǎn)后兩位可以忽略四舍五入引起誤差的影響；
　　2）初始水溫t1測量的影響，包括數(shù)字溫度計Zui大允許誤差及其顯示分辨力；
　　3）試驗用水量G測量的影響，包括電子秤的Zui大允許誤差及其顯示分辨力；
　　4）消耗電能E測量的影響，包括電參數(shù)測量儀電能測量Zui大允許誤差及其分辨力；
　　5）Zui高水溫t2測量的影響，包括水的對流引入的及數(shù)字溫度計Zui大允許誤差及其分辨力。

1.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算

1.4.1由重復(fù)性測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u0，采用A類方法進(jìn)行評定。
　　重復(fù)測量6次，得到一組測量數(shù)據(jù)如表1。
　　測量平均值= 85.11%
　　所以由重復(fù)性測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u0：
　　=8.18×10-4            （6）
　　這里表示n次測量的算術(shù)平均值，這里n=6。
　　1.4.2試驗用水量測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(G) 
　　1）電子秤Zui大允許誤差導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1(G) 
　　電子秤的Zui大允許誤差為 ±10g ，則半寬為 10 g，按均勻分布處理，則：
                                   （7）
　　2）電子秤分度值導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2(G)
　　電子秤分度值為 5 g ，按均勻分布處理，則：
                                   （8）
　　3）標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(G)可由u1(G)和u2(G)進(jìn)行合成，綜上可得：
                                 （9）

1.4.3 初始水溫測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(t1) 
　　1）數(shù)字溫度計Zui大允許誤差導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1(t1)，數(shù)字溫度計的Zui大允許誤差為0.2 ℃，則半寬為0.2℃，按均勻分布處理，則：
　　u1(t1)=                  （10）
　　2）數(shù)字溫度計顯示分辨力導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2(t1)
　　數(shù)字溫度計顯示分辨力為0.1℃，按均勻分布處理，則：
　　u2(t1)==0.029℃                       （11）
　　3）標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(t1)可由u1(t1)和u2(t1)進(jìn)行合成，綜上可得：
　　u(t1)==0.119℃                          （12）

1.4.4 Zui高水溫t2測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(t2)
　　除與u(t1)評定方法相同之外，對于Zui高水溫t2還應(yīng)考慮水的對流引入的誤差，經(jīng)過反復(fù)測量此值引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度得到其合成不確定度：
　　u(t2)=0.514℃                          （13）

1.4.5 消耗電能測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(E)
　　電參數(shù)測量儀電能測量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(E)的評定
　　由于校準(zhǔn)證書里沒有修正值，無法直接使用校準(zhǔn)證書的擴(kuò)展不確定度，查看電參數(shù)測量儀WT500說明書，由于里面的Zui大允許誤差沒有直接給出，無法直接得出E的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，采用如下方法：
　　根據(jù)耗電量的數(shù)學(xué)模型: E = P×T
　　令E=f(P,T)
　　則

　　其中。
　　因為

　　可得測量熱效率時，消耗電能測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(E)=0.555 W·h。

1.4.6標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表（見表2）

1.5各輸入量間的相關(guān)性

根據(jù)熱效率的數(shù)學(xué)模型可知，影響熱效率的主要是水的重量G，初始水溫t1，Zui高水溫t2，耗電量E，4個變量，而且t1，t2，E之間可能存在著相關(guān)性，通過相關(guān)系數(shù)計算公式：
                                            （14）
　　可得這三個變量間的相關(guān)系數(shù)分別為：
　　r(t1, t2)=0.069
　　r(t1, E)=-0.12
　　r(t2, E)=0.98
　　綜上可知，t2與E的相關(guān)性比較大，在合成不確定度中還需考慮兩者的相關(guān)性，其相關(guān)引入的值為：
　　                                      （15）

1.6合成標(biāo)準(zhǔn)不確定的計算             
                   
　　實際測量時，得到一組數(shù)據(jù)，測量6次取其平均值。其中實驗用水量G為3.200kg，初始水溫t1為 22.9 ℃，Zui高水溫t2為92.4 ℃，消耗電能E為 303.122 W·h，則其靈敏系數(shù)可計算得到：
　　c(G)=0.2660
　　c(t2)=0.0122
　　c(t1)=-0.0122
　　c(E)=-2.81×10-3
　　則合成不確定度為：

　　=0.25%                             （16）

1.7擴(kuò)展不確定度的評定

根據(jù)公式：
　　通常，取置信概率p=95%，相應(yīng)的取k=2。
　　計算得U=k×uc(η)=1.04%，
　　所以，擴(kuò)展不確定度U=1.04%  (k=2)。

2總結(jié)

，自動電飯鍋熱效率測量不確定度主要分量來自功率計、溫度記錄儀、重復(fù)測量引入的不確定度、電子稱，為了有效降低這些分量對測量結(jié)果的影響，實驗室應(yīng)盡可能選用高精度、高準(zhǔn)確度的測量設(shè)備。同時，實驗室應(yīng)對測試環(huán)境溫度進(jìn)行監(jiān)控，確保初始水溫的一致性。

參考文獻(xiàn)
[1] JJF 1059. 1-2012,測量不確定評定與表示[S].
[2]GB 12021. 6-2008 ,自動電飯鍋能效限定值及能效等級[S].
[3]楊世元,吳國平. 電器質(zhì)量檢測不確定度[M].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2001.