日照计校准结果的不确定度评定

1、阈值校准结果不确定度评定1 概述1.1 评定依据JJF1059.1-2012 测量不确定度评定与表示。1.2 标准设备和被校对象标准设备标准器及配套设备分别为一级直接辐射表、数字多用表、直接辐射测量用全自动太阳跟踪器和日照计室内测试装置（见图1），主要技术指标见表 1。表 1 标准器及配套设备主要技术指标分 类名称测量范围主要技术指标标准器一级直接辐射表(0 1400)W m-2开敞角 5°，斜角 1°，不确定度 1%（ k = 2）分辨力：100 mV 量程： 0.1 V；数字多用表(0 10) V10 V 量程： 10 V。最大允许误差：-6-6100 mV 量程： &

2、#177;（ 50× 10×读数 +35 × 10×量程）；-6-610 V 量程： ±（ 30× 10×读数 +5× 10×量程）。1、光源有效辐照面直径：不小于150 mm ；日照计室内测试模拟太阳辐照度范2、光源均匀性： ± 3（ 150 mm）；3、光源稳定性： ± 1；配套装置-2围（ 50-300）W m4、积分球漫反射涂层反射率： R97；设备5、光谱符合国际 A 级 AM1.5 太阳光谱匹配。跟踪范围：高度角： -5 ° +95；°直接辐射测量用方位

3、角： 0° ±180。°跟踪误差：全自动太阳跟踪/1.5 °（太阳直接辐照度小于120W m-2 ）；器0.2 °（太阳直接辐照度大于等于120 W m-2 ）；捕获角 5°；捕获速度 0.5 °。/s1. 积分球 2. 太阳模拟器 3. 散射辐射探测器 4. 遮光板 5. 散射光源 6. 被测日照计 7. 光陷阱 8. 旋转平台图 1 日照计室内测试装置结构示意图被校对象器具名称：光电式数字日照计型号规格：×××出厂编号：×××1.3 主要测量方法以室外校准为例：

4、（1）将直接辐射表安装在太阳跟踪器上，被校日照计安置在室外平台上，两者距离不超过 10 m。（2）若直接辐射表为模拟输出， 则将其与数字多用表连接， 采集电压信号并计算直接辐照度值；若直接辐射表为数字输出， 则通过串口将其与计算机连接， 直接采集辐照度值。（3）设置直接辐射表采样间隔与被校日照计采样间隔一致， 且时间间隔不大于 10 s，同步、连续采集直接辐射表与被校日照计输出。测量一般在日出后或日落前的较短时间内进行，直接辐射表每组测量输出介于（120± 8） W m -2 范围内的数据量不少于5 个时测量有效，记录在附录A 表中，有效测量组数不少于2 组。测量期间禁止人员靠近测量

5、场地，以免遮蔽或反射日光对测量结果造成影响。2 分析不确定度来源和建立数学模型2.1 不确定度来源分析类不确定度来源被校日照计阈值测量重复性引入的不确定度。2类不确定度来源被校日照计阈值误差的B 类不确定度来源主要有：（1）标准器直接辐射表引入的不确定度；（2）日照计温度响应误差引入的不确定度；（3）直接辐射表跟踪及装调误差引入的不确定度。2.2 数学模型在校准过程中，测量结果为阈值误差，计算如式（1）。Edi Edi -Esi （ i=1,2, ）（1）式中：Edi 被校日照计第 i 组阈值测量误差，单位为瓦每平方米（W m-2 ）；Edi 被校日照计第 i 组测量的阈值平均值，单位为瓦每平

6、方米（W m-2）；Esi 直接辐射表第 i 组测量的阈值参考值，单位为瓦每平方米（W m-2）。2.3 不确定度评定方法与步骤类标准不确定度阈值误差的测量重复性引入的标准不确定度为A 类标准不确定度 uA 。 2019 年 5 月 28日 29 日，对被校日照计进行了测试， 采样间隔 5 s，测试时间和有效数据个数见下表2。表 2 阈值测试数据日期时间阈值参考值被校日照计阈值误差每组有效数（ W m-2 ）( W m-2 )( W m-2 )据个数2019/5/2819:0419:05120.0101.6-18.4202019/5/2919:1719:18120.1100.1-20.010极

7、差法计算标准偏差1.4159（1） 用极差法计算单次阈值误差的标准偏差（s Edi）：（s Edi） ( Emax - Emin ) C(2)式中：C 极差系数，当测量组数为 2 时，查表得 C 为 1.13 。（2） 单次测量阈值误差的标准偏差就是该值的A 类标准不确定度：uA s(Edi ) 1.4159 W m -2(3)类标准不确定度（1）标准器直接辐射表引入的标准不确定度uB1本次校准使用标准器为一级直接辐射表No.×××，型号为×××，其测量不确定度为 1%（k =2 ），则标准器引入的标准不确定度uB1 为：uB11%(

8、4)Esi2（2）直接辐射表跟踪及装调误差引入的不确定度uB2跟踪不准确会造成测量结果的误差，考虑到跟踪器结构、装调及水平等原因，估计其误差，按正态分布，置信因子 k2 ，因此，跟踪与装调误差引入的标准不确定度 uB20. 5%为：0.5%uB2Esi(5)2（3）日照计温度响应误差引入的标准不确定度uB3参考产品说明书中温度响应指标为0.1%/ ，按当日测试前后温度变化5计算，按均匀分布，置信因子k3 ，日照计温度响应误差引入的标准不确定度uB3 为：0.5%uB3Edi合成标准不确定度该光电式数字日照计阈值误差的标准不确定度分量见表3。表 3光电式数字日照计校准结果的标准不确定度分量序号不

9、确定度来源类型分布符号标准不确定度分量1.1测量重复性A正态uAs(E)2.3标准器B正态， 95%uB11% Esi置信23.直接辐射表跟B正态uB20.5%Esi踪及装调误差24.日照计温度响B均匀uB30.5%Edi应误差3由于各分量之间相互不相关，按下式计算合成标准不确定度uc ：ucuA2c12 uB12c12 uB22c22 uB32对式（ 1）的各分量求偏导，得到各分量的灵敏系数：Edic11(8)Esi(6)单位W m-2W m-2W m-2W m-2(7)4c2Edi1(9)Edi式中：uc 阈值误差均值的合成标准不确定度，单位为W m-2 ；c1 灵敏系数，为式（1）对输入量 Esi 的偏导数，无量纲；c2 灵敏系数，为式（1）对输入量 Edi 的偏导数，无量纲。分别计算 5 月 28 日和 29日阈值误差的合成标准不确定度， uc 均为 1.6 W m-2 。2.3.4 扩展不确定度取包含因子 k = 2