討論測(cè)量不確定度評(píng)定及其在電學(xué)計(jì)量中的應(yīng)用

李子靖

摘 要：傳統(tǒng)電學(xué)計(jì)量理論認(rèn)為，測(cè)量不確定度是與測(cè)量結(jié)果相關(guān)的基本參數(shù)之一，其主要用于科學(xué)表示被測(cè)量值的分散度。因此，通常采用的測(cè)量不確定度是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差或一個(gè)既定的倍數(shù)，也可以是在既定置信度區(qū)間內(nèi)的半寬度。在測(cè)量不確定度評(píng)定過(guò)程中，為了使用方便及表示科學(xué)，通常將測(cè)量不確定度分為A類與B類兩種，前者主要是指采用統(tǒng)一的統(tǒng)計(jì)方式對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析與評(píng)定，從而得到測(cè)量不確定度；而后者主要是指不需采用統(tǒng)一的統(tǒng)計(jì)方法對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評(píng)估，從而得到測(cè)量的不確定度[1]。因此，從測(cè)量不確定度的分析評(píng)定過(guò)程可以看出，A類與B類不確定度評(píng)定是兩個(gè)相反的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析過(guò)程。因此，接下來(lái)本文將重點(diǎn)針對(duì)測(cè)量不確定度評(píng)定及其在電學(xué)計(jì)量中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析論述。

關(guān)鍵詞：測(cè)量不確定度評(píng)定 電學(xué)計(jì)量 應(yīng)用

本文主要對(duì)電學(xué)計(jì)量中的測(cè)量不確定度評(píng)定方法進(jìn)行分析研究，從而闡述其在電學(xué)計(jì)量中的具體應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，了解測(cè)量不確定的可靠性以及精確性等因素對(duì)電學(xué)計(jì)量造成的相關(guān)影響。

1.電學(xué)計(jì)量中接地電阻測(cè)試儀電阻示值誤差的測(cè)量不確定度評(píng)定

在電學(xué)計(jì)量中，針對(duì)接地電阻測(cè)試儀的電阻示值誤差進(jìn)行測(cè)量不確定評(píng)定時(shí)，需要進(jìn)行幾項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，而HL6625型的接地電阻測(cè)試儀是較為常見的接地電阻測(cè)試儀，電阻箱則采用型號(hào)為ZX128型的大功率低值電阻箱。在此過(guò)程中，要對(duì)需要進(jìn)行測(cè)量的電路圖進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，然后選擇五個(gè)不同的檢定點(diǎn)。當(dāng)檢定點(diǎn)的輸出電流穩(wěn)定后，從而得到該接地電阻測(cè)試儀電阻示值的實(shí)際參數(shù)值為R0，從電路圖設(shè)計(jì)過(guò)程中，又可得到該接地電阻測(cè)試儀電阻示值誤差公式：

r=R0-R， ①

其中，在該接地電阻測(cè)試儀電阻示值誤差公式中，示值誤差通過(guò)r表示，標(biāo)準(zhǔn)電阻值采用R表示，R0為該接地電阻測(cè)試儀實(shí)際電阻示值。

因此，從上述電阻測(cè)試儀電阻示值誤差公式中可以看出，電學(xué)計(jì)量的整體不確定度主要取決于輸入量的不確定度，在實(shí)際的電學(xué)計(jì)量過(guò)程中，通過(guò)將相關(guān)的計(jì)量數(shù)據(jù)代入此數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系模型中，即可得到電學(xué)計(jì)量的具體不確定度。但需要注意的是，為了提高計(jì)量分析的科學(xué)性及減小人為因素導(dǎo)致的誤差，至少要進(jìn)行五次以上實(shí)驗(yàn)分析，然后通過(guò)比較分析，最終得到電學(xué)計(jì)量中接地電阻測(cè)試儀電阻示值誤差的測(cè)量不確定度。

2.電學(xué)計(jì)量中接地電阻測(cè)試儀電流示值誤差的測(cè)量不確定度評(píng)定

電學(xué)計(jì)量中，接地電阻測(cè)試儀電流示值誤差的測(cè)量不確定度評(píng)定與接地電阻測(cè)試儀電阻示值誤差的測(cè)量不確定度評(píng)定相類似，同樣需要在電學(xué)計(jì)量過(guò)程中，科學(xué)建立如下數(shù)學(xué)參數(shù)模型[2]：

r=I-IO=I-V/R， ②

在上述數(shù)學(xué)模型計(jì)量公式中，其中接地電阻測(cè)試儀電流示值誤差通過(guò)r表示，而電流的顯示值采用I表示，電學(xué)計(jì)量中電流的實(shí)際參數(shù)值采用IO表示，電壓計(jì)上的電壓示值通過(guò)V表示，R為標(biāo)準(zhǔn)電阻值。因此，按照上述計(jì)量關(guān)系模型，對(duì)接地電阻測(cè)試儀電流示值誤差的測(cè)量不確定度評(píng)定，同樣需要對(duì)五組以上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面測(cè)量分析。當(dāng)數(shù)據(jù)測(cè)量完成后，分別對(duì)接地電阻測(cè)試儀電流示值誤差標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行不確定度評(píng)定和對(duì)其合成進(jìn)行不確定度評(píng)定。其中，對(duì)其合成不確定評(píng)定，需要通過(guò)方根或平方方式進(jìn)行合成，而不能采用代數(shù)方式直接合成處理，防止電學(xué)計(jì)量相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)更大誤差。

3.電學(xué)計(jì)量中泄露電流測(cè)量?jī)x電壓示值誤差測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定

采用型號(hào)為HL6626的漏電電流測(cè)量?jī)x，對(duì)泄露電流測(cè)量?jī)x電壓示值誤差的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行不確定度評(píng)定。在此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境具有一定要求，因此在操作時(shí)可按照實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。在此測(cè)試階段，至少需進(jìn)行十次以上實(shí)驗(yàn)，從而確定十組以上的數(shù)據(jù)和十個(gè)以上的試驗(yàn)點(diǎn)，保證試驗(yàn)電壓處于同一步調(diào)中。與此同時(shí)，需將檢測(cè)儀器的輸出電壓控制在合理誤差范圍內(nèi)，如果誤差過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)更大偏差。通常情況下，需將試驗(yàn)誤差控制在±5%范圍內(nèi)。然后再科學(xué)建立如下數(shù)學(xué)模型：

r=V-V0， ③

上述公式中，電壓示值誤差通過(guò)r表示，電壓儀器上的電壓值采用V表示，而實(shí)際電壓值采用V0來(lái)表示。通過(guò)上述兩個(gè)不同階段的分析不難發(fā)現(xiàn)，輸入量的測(cè)量不確定度，會(huì)決定電學(xué)計(jì)量中泄露電流測(cè)量?jī)x電壓示值誤差的測(cè)量結(jié)果不確定度。因此，在電學(xué)計(jì)量過(guò)程中，需結(jié)合上述公式分別針對(duì)輸入量的各個(gè)分量進(jìn)行不確定度分析評(píng)定。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行合理計(jì)算，然后再針對(duì)電學(xué)計(jì)量結(jié)果進(jìn)行分析，最終便可得到泄露測(cè)量?jī)x電壓示值誤差測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定綜合報(bào)告。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文著重分析了測(cè)量不確定度評(píng)定及其在電學(xué)計(jì)量中的實(shí)際應(yīng)用情況。文中主要闡述了接地電阻測(cè)試儀電阻示值誤差的測(cè)量不確定度評(píng)定、接地電阻測(cè)試儀電流示值誤差的測(cè)量不確定度評(píng)定以及泄露電流測(cè)量?jī)x電壓示值誤差的測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定三方面的內(nèi)容，并結(jié)合我國(guó)電學(xué)計(jì)量中常用的三組測(cè)量模擬公式r=R0-R、r=I-IO=I-V/R以及r=V-V0進(jìn)行論述研究，從而提高測(cè)量不確定度評(píng)定的科學(xué)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬建龍.測(cè)量不確定度評(píng)定方法在電學(xué)計(jì)量中的應(yīng)用研究[J].標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)，2012，08：43-46.

[2]馬皓.電學(xué)計(jì)量中測(cè)量不確定度評(píng)定的應(yīng)用[J].科技與創(chuàng)新，2015，16：122.