摘要：本文介绍了电饭锅热效率的测试方法，按照JJF1059.1-2012《测量不确定评定与表示》的要求，详细分析电饭锅产品热效率测试不确定来源，对热效率测试不确定度进行评估。
关键词：电饭锅；热效率；不确定度；分析
不确定度是评定测量结果质量的主要依据，在产品能效检测中尤为重要。目前有些实验室在测量不确定度评估方面技术力量薄弱，存在分量分析不合理、计算和表述有误等问题。笔者根据自动电饭锅检测要求和不确定度的评估要求，对热效率测试项目进行不确定度分析。
1自动电饭锅热效率不确定度分析
1.1测量过程简述
1）测量依据：GB 12021.6-2008《自动电饭锅能效限定值及能效等级》。
2）测量方法：用称重法向内锅加水，达到额定容积的80%，测量初始水温。通电，并用电度表测量电饭锅的耗电能（量），当内锅水温升到90℃时，立即切断电源，读取耗电能（量）。用热电偶测量结束时内锅中水温Zui高温度值。根据公式计算热效率。
3）评定结果的使用：符合上述条件的测量结果，一般可参照使用本不确定度评定方法。
1.2 数学模型
电饭锅热效率按公式计算：
（1）
式中:η为热效率，%；G为水的重量，kg；t1为初始水温，℃；t2为Zui高水温，℃；E为耗电能，W·h；1.16为常数，W·h／(kg·℃) 。
式中，各输入量的灵敏系数分别为 ：
（2）
（3）
（4）
（5）
1.3不确定度来源分析
从数学模型可以看出，电饭锅热效率测量结果不确定度由下列分量决定：
1） 6次重复测量引入的标准不确定度，采用A类评定，保留小数点后两位可以忽略四舍五入引起误差的影响；
2）初始水温t1测量的影响，包括数字温度计Zui大允许误差及其显示分辨力；
3）试验用水量G测量的影响，包括电子秤的Zui大允许误差及其显示分辨力；
4）消耗电能E测量的影响，包括电参数测量仪电能测量Zui大允许误差及其分辨力；
5）Zui高水温t2测量的影响，包括水的对流引入的及数字温度计Zui大允许误差及其分辨力。
1.4标准不确定度的计算
1.4.1由重复性测量引入的标准不确定度u0，采用A类方法进行评定。
重复测量6次，得到一组测量数据如表1。
测量平均值= 85.11%
所以由重复性测量引入的标准不确定度u0：
=8.18×10-4 （6）
这里表示n次测量的算术平均值，这里n=6。
1.4.2试验用水量测量结果的标准不确定度u(G)
1）电子秤Zui大允许误差导致的标准不确定度u1(G)
电子秤的Zui大允许误差为 ±10g ，则半宽为 10 g，按均匀分布处理，则：
（7）
2）电子秤分度值导致的标准不确定度u2(G)
电子秤分度值为 5 g ，按均匀分布处理，则：
（8）
3）标准不确定度u(G)可由u1(G)和u2(G)进行合成，综上可得：
（9）
1.4.3 初始水温测量结果的标准不确定度u(t1)
1）数字温度计Zui大允许误差导致的标准不确定度u1(t1)，数字温度计的Zui大允许误差为0.2 ℃，则半宽为0.2℃，按均匀分布处理，则：
u1(t1)= （10）
2）数字温度计显示分辨力导致的标准不确定度u2(t1)
数字温度计显示分辨力为0.1℃，按均匀分布处理，则：
u2(t1)==0.029℃ （11）
3）标准不确定度u(t1)可由u1(t1)和u2(t1)进行合成，综上可得：
u(t1)==0.119℃ （12）
1.4.4 Zui高水温t2测量结果的标准不确定度u(t2)
除与u(t1)评定方法相同之外，对于Zui高水温t2还应考虑水的对流引入的误差，经过反复测量此值引入的标准不确定度得到其合成不确定度：
u(t2)=0.514℃ （13）
1.4.5 消耗电能测量结果的标准不确定度u(E)
电参数测量仪电能测量的标准不确定度u(E)的评定
由于校准证书里没有修正值，无法直接使用校准证书的扩展不确定度，查看电参数测量仪WT500说明书，由于里面的Zui大允许误差没有直接给出，无法直接得出E的标准不确定度，采用如下方法：
根据耗电量的数学模型: E = P×T
令E=f(P,T)
则
其中。
因为
可得测量热效率时，消耗电能测量结果的标准不确定度u(E)=0.555 W·h。
1.4.6标准不确定度一览表（见表2）
1.5各输入量间的相关性
根据热效率的数学模型可知，影响热效率的主要是水的重量G，初始水温t1，Zui高水温t2，耗电量E，4个变量，而且t1，t2，E之间可能存在着相关性，通过相关系数计算公式：
（14）
可得这三个变量间的相关系数分别为：
r(t1, t2)=0.069
r(t1, E)=-0.12
r(t2, E)=0.98
综上可知，t2与E的相关性比较大，在合成不确定度中还需考虑两者的相关性，其相关引入的值为：
（15）
1.6合成标准不确定的计算
实际测量时，得到一组数据，测量6次取其平均值。其中实验用水量G为3.200kg，初始水温t1为 22.9 ℃，Zui高水温t2为92.4 ℃，消耗电能E为 303.122 W·h，则其灵敏系数可计算得到：
c(G)=0.2660
c(t2)=0.0122
c(t1)=-0.0122
c(E)=-2.81×10-3
则合成不确定度为：
=0.25% （16）
1.7扩展不确定度的评定
根据公式：
通常，取置信概率p=95%，相应的取k=2。
计算得U=k×uc(η)=1.04%，
所以，扩展不确定度U=1.04% (k=2)。
2总结
自动电饭锅热效率测量不确定度主要分量来自功率计、温度记录仪、重复测量引入的不确定度、电子称，为了有效降低这些分量对测量结果的影响，实验室应尽可能选用高精度、高准确度的测量设备。同时，实验室应对测试环境温度进行监控，确保初始水温的一致性。
参考文献
[1] JJF 1059. 1-2012,测量不确定评定与表示[S].
[2]GB 12021. 6-2008 ,自动电饭锅能效限定值及能效等级[S].
[3]杨世元,吴国平. 电器质量检测不确定度[M].北京:中国标准出版社, 2001.
