孵化機孵化有效區域溫度穩定性不確定度評定

陳 佶

（上海市農業機械鑒定推廣站，上海 201601）

0 引言

測量不確定度是表征賦予被測量值分散性的非負參數，表明測量結果量值的可信程度和不可確定程度[1-3]。測量不確定度通常由若干分量組成。其中一些分量可根據在重復性測量條件下進行多次測量所得測量值的統計分布，按測量不確定度的A 類評定進行評定；另一些分量可根據基于經驗或其他信息獲得的概率密度函數，按測量不確定度的B 類評定進行評定。兩者均可用標準偏差表征[1]。檢驗檢測機構應根據需要建立和保持應用評定測量不確定度的程序[4]。

孵化機是一種模擬禽類孵化時的生態環境，對溫度、濕度、二氧化碳濃度等條件加以精確控制的仿生設備[5]。禽蛋孵化過程復雜，其孵化時的環境條件對孵化率、健雛率有較大影響[6]。穩定適宜的溫度是影響禽蛋孵化質量的主要因素之一[7]。孵化溫度過低，胚胎活力下降、發育遲緩，孵化期延長，孵化率降低；孵化溫度過高，胚胎代謝旺盛，種蛋失水多，孵化率也會降低[8]。因此，在孵化過程中應根據胚胎發育特征精確控制不同孵化階段的環境條件[9]。孵化有效區域溫度穩定性是評價孵化機性能的重要指標。以孵化機孵化有效區域溫度穩定性為研究對象，對測量結果的不確定度進行評定，為孵化機的試驗鑒定提供參考。

1 材料與方法

1.1 測量依據

參照JB/T 9809.2—2013《孵化機 第2 部分：試驗方法》（以下簡稱標準）相關要求進行測量。

1.2 測量儀器

測量所用儀器為法國JRI 公司ReferencE PT100 型鉑電阻無線溫度記錄儀，可通過USB 接收器連接電腦，實現多點溫度在線實時監測，采樣間隔在2～5 400 s 范圍內可調。根據生產廠提供的技術參數，溫度在—20～50 °C 范圍內最大允許誤差為±0.09 °C，符合標準的準確度要求。

1.3 測量方法

測量采用整批入孵式孵化機，按照標準3.2.1.1 的要求布放溫度記錄儀，布點位置在孵化有效區域外輪廓面內側5～7 cm，布點高度為蛋托平面向上3～5 cm，如遇有障礙物應相距5～7 cm，孵化有效區域分上、中、下3 個等間距平面，每個平面設置6 點，共18 點，如圖1 所示[10]。測量為空機試驗。

圖1 孵化有效區域平面布點Fig.1 Measuring points layout of effective incubation area

根據標準3.2.4.1 的要求，將孵化機溫度調節到（37.8±0.2）°C，待溫度穩定后依次測試18 點的溫度，溫度記錄儀采樣間隔設置為10 min，測試3 次，計算每次測試的平均值。

2 測量不確定度評定

2.1 測量模型

根據標準3.2.4.2 的定義，孵化有效區域溫度穩定性為3 次測試中最大平均溫度與最小平均溫度之差，按式（1）建立測量模型。

測量最大平均溫度和最小平均溫度時，應先按式（2）計算孵化有效區域平均溫度。

2.2 不確定度來源

孵化機孵化有效區域溫度穩定性測量不確定度主要來源于3 方面：一是重復測量引入的標準不確定度分量，按A 類方法評定；二是溫度記錄儀校準引入的標準不確定度分量，按B 類方法評定；三是溫度記錄儀最大允許誤差引入的標準不確定度分量，按B 類方法評定。

2.3 重復測量引入的標準不確定度分量

孵化機內部結構緊湊復雜，加熱機構、送風機構、加濕機構等部件的安裝位置和工作狀態均會影響各測點的溫度?？拷訜釞C構的測點溫度較遠離加熱機構的測點溫度高；熱空氣上升冷空氣下沉，上層測點溫度較下層測點溫度高；送風機構形成的循環氣流路徑上的測點溫度更接近于設置的孵化機控制溫度。測量儀器的布放位置也會造成測量結果的誤差。為減少測量誤差，在重復性測量條件下按照1.3 測量方法對各點溫度進行3 組重復測試。各點溫度記錄儀讀數如表1所示。

根據各點溫度記錄儀讀數，按式（2）計算3 組測試中每一次測試的平均溫度，然后按式（1）計算得到各組測試的溫度穩定性結果。因溫度穩定性測量次數較少，按照計量技術規范JJF 1 059.1—2012《測量不確定度評定與表示》（以下簡稱技術規范），采用極差法進行不確定度評定[11]。假設各點溫度測量結果接近正態分布，根據技術規范中表1，當測量次數為3 次時，對應的極差系數C=1.69，自由度ν =1.8[1]。按式（3）計算不確定度，結果如表2 所示。

表1 各點溫度記錄儀讀數Tab.1 Readings of temperature recorders

表2 溫度穩定性極差和不確定度分量Tab.2 Range and uncertainty components of temperature stability

2.4 溫度記錄儀校準引入的標準不確定度分量

測量使用的每個溫度記錄儀都由計量部門進行校準并出具校準證書，每份證書均給出了校準結果的擴展不確定度及相應的包含因子。根據技術規范關于標準不確定度B 類評定可能值區間半寬度的確定方法，校準證書提供的校準值給出了其擴展不確定度為U，則區間的半寬度為a=U。按式（4）計算各溫度記錄儀校準引入的標準不確定度，結果如表3 所示。

表3 溫度記錄儀校準不確定度分量Tab.3 Calibration uncertainty components of temperature recorders

式中uBi—第i號溫度記錄儀校準引入的B 類不確定度，°C

a—可能值區間的半寬度，°C

k—置信因子或包含因子

2.5 溫度記錄儀測量精度引入的標準不確定度分量

表4 溫度記錄儀最大允許誤差不確定度分量Tab.4 Maximum permissible error uncertainty components of temperature recorders

2.6 合成標準不確定度

孵化機孵化有效區域溫度穩定性測量不確定度匯總如表5 所示。

表5 不確定度分量匯總Tab.5 Summary of uncertainty components

2.7 擴展不確定度

擴展不確定度由合成標準不確定度乘包含因子得到。根據技術規范，在通常的測量中一般取k=2，按式（6）計算，結果為U=0.18°C。

3 結束語

當孵化機控制溫度為（37.8±0.2）°C 時，孵化有效區域溫度穩定性擴展不確定度為0.18 °C，置信因子k=2。通過對測量過程中引入的標準不確定度進行評定與分析后發現：重復測量引入的標準不確定度對測量結果影響較??；測量過程中使用的溫度記錄儀數量較多，累計儀器校準引入的標準不確定度對測量結果影響較大。為降低儀器對測量不確定度的影響，建議使用準確度更高的溫度測量儀器。