電學(xué)計量中測量不確定度評定方法的運用

孫明珠 王中禹 趙媞

摘 要：在我國當今的市場，不確定評定的能力越來越重要，在市場的競爭中占有重要的地位。基于此，本文就電學(xué)計量中測量不確定度評定方法的運用進行粗淺的探討。

關(guān)鍵詞：電學(xué)計量；不確定度評定；運用

在使用電學(xué)儀器進行試驗的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)與實際的數(shù)據(jù)有一定的差別的情況，這個在開始之初被解釋為“誤差”，因為電學(xué)測量的嚴謹性，也引起了很大的爭議，海森伯在電學(xué)的基礎(chǔ)上提出了不確定關(guān)系的相關(guān)理論，不確定理論被逐步引用并且得到廣泛的應(yīng)用。

1 不確定度的重要性

首先，不確定度的一個重要表現(xiàn)即是對不確定度的測量不是簡單的誤差，誤差是試驗中，是為了表達一個更接近實際數(shù)字的一個理想?yún)^(qū)間，是人為的最接近真實的一個數(shù)字，而不確定度在實際的試驗中，有嚴格的計算和評定方法，有嚴格的步驟程序，所以區(qū)別于誤差。

其次，誤差只具有相對的參考作用，在實際的應(yīng)用中應(yīng)該避免，但是在實際的操作中卻不能具體的量化，而不確定度有這方面的優(yōu)勢，更加具有實用性，在對不確定度的評比過程中，要將其評比的結(jié)果具體的分為A類和B類，在操作中，也能將兩種評定方法根據(jù)實際情況，再來確定采用哪種，有很強的針對性。

2 測量方法

對于不確定度的測評是由建立數(shù)學(xué)模型作為第一部開始的工作，在最后的一部還要將測評的一系列程序、步驟等，以報告的形式展現(xiàn)出來。為了表達被測量量與影響量之間的關(guān)系，建立一種數(shù)學(xué)模型是最為直接、有效的方法了，在具體的函數(shù)表達中，被測量量用y來表示，影響量用i來表示，即：

Y=f（X1，X2，…，XN）

數(shù)學(xué)模型的建立之初，必須將影響不確定度的任何有關(guān)數(shù)值都輸入到數(shù)學(xué)模型當中去，建立好數(shù)學(xué)模型后，要仔細分析模型里面的分量，找出其具體的來源，在實際的測評里還應(yīng)該詳細記錄，這樣才能做到分量的不遺漏，不重復(fù)。不確定分量用u來表示，A類和s類測量不確定度的函數(shù)表達式分別為：

3 對泄漏電流測量儀電壓示值誤差測量結(jié)果進行不確定度評定

3.1 測量流程

3.1.1 準備工作：首先，我們選取HL6626型號的漏電流測量儀作為我們實驗的對象，實驗的主要目的是對其進行校準，其環(huán)境溫度為（20±3）℃，這是最適合校準的溫度，其相對濕度的條件為不得>70%，在實驗中有嚴格的交流電流限制必須是50Hz，我們選擇在這類試驗中較為常用的F45的數(shù)字多用表。

3.1.2 原理敘述：漏電檢測儀，就是用來檢測電器在通電的時候通過絕緣類似塑膠一樣的工具隔開一些漏出的電流，從而達到檢驗電流安全正常運轉(zhuǎn)的效果。它輸入阻止電流的代碼主要是為了保護身體的觸電。

3.1.3 測量流程：對于具有可調(diào)輸出電壓的隔離變壓器或由固定輸出電壓的隔離變壓器和可調(diào)輸出電壓的自藕變壓器組成的變壓器組合的被檢測試儀，首先對試驗電壓進行檢定。

試驗電壓必須檢定四個點：電壓值的最大輸出及最小輸出、110V和220V輸出電壓值。

輸出電壓值必須測量兩次，且按照從小到大的順序，最終平均值，就是輸出電壓實際測量值。

在調(diào)節(jié)試驗電壓的過程中應(yīng)保持其連續(xù)平滑。在試驗電壓為220V時用失真度測量儀直接測量，電壓失真度最低不能超過5%。

我們用T1表示為可調(diào)輸出的隔離變壓器；V表示為測試儀的試驗電壓指示儀表；試驗電壓指示儀表的誤差，按照指示測試儀是模擬式，并根據(jù)下面的公式計算試驗電壓誤差。

引用誤差：

相對誤差

在上面的計算中，γvm表示為試驗電壓指示儀表引用誤差；γv表示為試驗電壓指示儀表相對誤差；Ux表示為試驗電壓指示儀表示值；U0表示為標準數(shù)字電壓表示值；Um表示為試驗電壓指示儀表相應(yīng)量程上限值。

誤差輸出電壓最大為±5%。模擬式指示裝置的最大允許誤差為其所有刻度的引用誤差。

3.1.4 評定結(jié)果的使用范圍：符合上述條件的測量結(jié)果，可使用本不確定度的評定方法。

3.2 模型建立

r=VX-VN

在上面數(shù)字模型中，r表示為泄漏電流測量儀電壓示值誤差；VX表示為被測泄漏電流測量儀電壓示值；VN被測電壓實際值數(shù)量。

3.3 判定不準確性

依據(jù)所測電流的誤差不準確性的標準主要靠變量VX，VN

（1）不準確性標準u（Vx）的判定

變量Vb的不準確性標準u（Vx）產(chǎn)生的原因是在檢測漏電時的電流不連續(xù)波動，主要運用一類方法進行判定，用一輛漏電檢測儀，選取100伏電壓，在同等的環(huán)境下，也就是一樣的溫度類似的溫度，而選取的同一兩輛檢測儀在連續(xù)工作抽樣檢查十次，并得到一組數(shù)據(jù)98.2，98.3，98.3，98.3，98.3，98.3，98.4，98.4，98.5，98.5。

選擇兩臺同等級別、同等型號、同等規(guī)格的漏電檢測儀，并在100伏電壓的情況對每臺檢測儀隨機重復(fù)上面所述同溫同濕的的環(huán)境進行十次單獨的檢測，且各組檢測數(shù)據(jù)按照上面所說的方法進行計算然后就得到了本次檢測單組測試的標準誤差：S1=0.097V；S2=0.083V；S3=0.086V

組合抽樣樣本的標準差：

則：u（Vx）= 0.089V

（2）標準不準確性u（VN）的判定

變量VN的不準確性的主要取決于標準檢測儀的儀器的不準確性。廠家在說明書上指出交直流100伏電壓可以產(chǎn)生的誤差在0.2%前后正負移動10個字?？梢钥醋魇窃诳梢苿訁^(qū)間內(nèi)服從平均狀態(tài)分布，包括因子k=，則：u（Vn）=a/k=0.30V/=0.173V

3.4 合成標準不確定度的評定

（1）靈敏系數(shù)

數(shù)學(xué)模型：r=VX-VN

靈敏系數(shù)：c1==1 c2==-1

（2）合成標準不確定度匯總情況：

當不確定度來源為u（Vx）-被測表測量重復(fù)性時，標準不確定度為0.089V，ci為1，

cu（x）為0.089V。

當不確定度來源為u（VN）-直流標準器不準時，標準不確定度為0.173V，ci為-1，

cu（x）為0.173V。

3.5 擴展不確定度的評定

若K值為2，擴展不確定性：U=k×u （c r）=2×0.195V=0.4V

3.6 測量不確定度的報告

準確度等級為5，走漏電流測量儀電壓的偏差測量結(jié)果擴展不確定度為：

衡量100V時， U=0.4V （k=2）

折算至不確定性為：

衡量100V時， U=0.4% （k=2）

4 結(jié)束語

在本文中通過對檢測電流不準確性判定的研究，并進行實驗，得出了檢測電流不準確性分析的關(guān)鍵性和重要性，進行分析計算，根據(jù)最后得出的數(shù)據(jù)進行分析，并得出結(jié)論。

參考文獻

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