淺談數字高壓表基本誤差的確定方法

謝麗芳，袁霆，宋楠

（1.國網冀北電力有限公司電力科學研究院，北京 100045；2.北京華科同和科技有限公司，北京 100045）

淺談數字高壓表基本誤差的確定方法

謝麗芳1，袁霆2，宋楠1

（1.國網冀北電力有限公司電力科學研究院，北京 100045；2.北京華科同和科技有限公司，北京 100045）

使用和生產數字高壓表的部門，在執行和理解數字高壓表的過程中還存在一些問題，通過分析數字高壓表的基本誤差與誤差允許關系，還有基本誤差的定義，得出相關的結論。

數字高壓表；基本誤差；允許誤差

從當前來看，無論是數字高壓表的設備使用部門，還是生產廠家，在執行和理解新規程的規定上，在允許誤差與基本誤差的關系方面和理解基本誤差的定義等相關的方面還存在一些問題，在數字高壓表的生產上，無論基本誤差相關的相關參數，還是在運用分壓的裝置方式，都沒有按照新規程的規定，只將一個準確度的等級給了出來。

1 基本誤差定義及特性

根據DL/T973-2005的規程定義，數字高壓表的基本誤差絕對值為：，式中與讀數誤差系統有關的數為a，%；Ux表示被檢表讀數的值；b表示與滿刻度值的誤差系數有關的數，%；Um表示被檢表量程。γ表示基本誤差相對的值，%，表示為：。誤差公式顯示，基本誤差的表示方式上，數字表和數字高壓表大同小異，基本一致。由2個部分組成了基本誤差：其一，誤差項與被測量的顯示值和被測量值Ux有關，隨著增加Ux，誤差項也會增大，將數字高壓表標準電源電壓、數字高壓表轉換、分壓誤差器、輸入擴大器、線性度以及刻度系統系數等的相關誤差進行有效地反映；其二，誤差項是一個固定項，與滿刻度值有關，而對于被測量值Ux，沒有任何關系，引發的主要原因就是是零點的漂移和噪音以及量子化的誤差等。若生產廠家沒有對規程規定將b值給出，就是b=0。

針對于公式中的誤差系數值b，規程是具有一定限制的，規定不能夠＞1/5a。系數a與b的比例非常重要，從數字表比較實用的情況而言，b應該是越小越好，但是，制造的工藝和設計的過程對于b都具有一定的限制，無法完全消除b項的誤差，只能夠適當地保持a項和b項誤差的比例，不但一些老檢定的規程沒有將a與b比例關系值給出來，新通用技術的條件標準有一些也沒有提及；在有的老檢定的規程中，直接將b值給出，與a值比較相當，還有的大于a值。因為對于a與b之間的比例沒有明確的規定，許多數字儀器儀表生產公司私自地加大b項的誤差，數字儀表的基本誤差科學性也比較差。如果想要將a與b誤差的比例適合，必須要減少b項誤差，新檢定規程對b項誤差進行規定，必須要＜1/5a。能夠限制生產廠商，要求生產廠商為了將b項誤差進行減小，必須要將技術提升。數字高壓表絕對誤差的定義不同于基本絕對誤差，測量值Ux對于數字高壓表的基本絕對誤差有直接的關系。數字高壓表的基本絕對誤差能夠隨著測量值Ux的改變進行變化，其具有一定的特性并起決定性的作用。轉換數字高壓表、標準的電源、放大器誤差的輸入以及衰減器的分壓等，它們都不是一個常數，它們都會隨著增加測量值Ux而不斷地增大，高壓表的絕對誤差也會因此而有一變量的特性產生。利用與γ與Ux的比來對相對于測量值Ux數字高壓表基本絕對的誤差γ的變化進行表示。隨著測量值Ux的不斷變化相對誤差γ與絕對的誤差γ正好相反，Ux在不斷地增大時，γ就會相應地減小，最小值就是。

γ隨著增加的Ux而非常線性地進行減少。滿量程時，Ux=Um，則，而對應的非滿量程為。對于非常滿量程而言，若數字高壓表運用1/10的量程，也就是，這時。與Ux=Um相比較，固定的誤差項b擴大了10倍左右，對于量程整數檢定點規定的最大值已經達到了。基本相對誤差γ對于應檢定點最大值也達到了。因此，為了保證質量，數字測量的儀器在滿量程段也應該認真地測量，從而保證測量的效果。此外，對于電壓量程＜0．1Um時，應該避免使用，以免有不可接受的誤差產生。將絕對誤差Δ與相對誤差γ相比，二者不但形狀不一樣，而且變化的趨勢也是完全相反的。這并不能證明絕對誤差Δ與相對誤差γ具有本上質的差別。運用相對誤差γ來對數字高壓表基本誤差進行表示，誤差表現形式雖然改變了，但是沒有改變物理特性，還是根據轉換誤差等相關的物理量變化，基本誤差大小在進行改變。

針對于性能和結構方面而言，數字高壓表介于指示儀表與電位差計之間。第一項誤差對于電位差計比較主要，而第二項誤差對于指儀表也是比較主要的。所以，運用兩項的誤差之和對數字高壓表基本誤差進行表示是比較合理的。

2 基本誤差與允許誤差的關系

數字高壓表規程根據準確度的等級進行了劃分，為0．1、0．2、0．5、1．0、1．5及2．0六個等級，與DL/ T973-2005所規定的各個準確定度等級給出的允許誤差對應。表1中，Ux=Um時相對的誤差就是允許誤差。也就是只有在Ux=Um時，運用高壓表的基本相對誤差公式進行有效地計算，才能夠將允許誤差獲得，而Ux其它的點時是得不到允許誤差的。

表1 準確度等級與允許誤差

規程之所以將允許誤差引入定義，主要是為了其它的物理參數或者各準確度等級將一個限制的范圍進行規定，例如短時變差和穩定性等，被檢參量如果全部或者部分超出了范圍，都屬于不合格。絕對誤差Δ最大的值就是對應的Ux=Um值。允許誤差就是規程對Ux=Um時所規定的相對誤差，也是結合絕對誤差來進行規定的，針對于誤差本質而言，絕對識差能夠起到決定性的作用。這時與絕對誤差互相對應，最大允許誤差就是允許誤差。通常測量表計其它的各測檢定點示值絕誤差，與允許誤差所對應的基本絕對誤差進行比較，誤差值都相對比較小。

當Ux=Um時，允許誤差與數字高壓表的基本相對誤差γ最小值相對應。這就可以說明，被測量大小只有在與表計測量的上限相等時，才能夠使測量的誤差不會比允許誤差大，而小于Um的各個檢定點示值的相對誤差值，不可以利用允許誤差來進行恒量，同，可以比允許誤差值大。與測量的上限進行比較，被測量的值越小，測量產生的相對誤差也就會變得越大。允許誤差可以利用相對和絕對的誤差來表示，還可以利用引用的誤差來表示。對應于某一個測量點，測量儀器是用一個定值來顯示允許誤差，例如，對于準確度0．1級數表而言，允許誤差為Ux=Um時，為±0．1%。測量值的誤差所對應的測量點，不一定是確定量，這一點與允許誤差不同。表示相對的誤差時，大小不但關系到數表本身的誤差，還關系互補測對象的量程。與其它的數表檢定規程定義的允許誤差相比，數字高壓表基本誤差沒有太大的區別，大同小異。針對于數字高壓表而言，基本誤差和允許誤差大致相同，對應的某一個測量點，也會將一個定值給出。測量在檢定中，這個給定點就是測量這一點誤差參照的標準，也是這個測量點實際的允許誤差。

3 確定基本誤差

通過具體的研究和分析顯示，基本相對誤差允許值與被檢點數值相反，被檢點數值降低，基本相對誤差的允許值反而會增大，基本相對誤差也因此而不是一個常數。量程范圍低端時，任何一種測量表計想要達到準確度等級要求都非常難。

根據基本誤差這樣的確定方法，對于將較高準確度的等級數字高壓能夠得以滿足地生產出來，生產廠家還是比較容易達到的。但是，從當前來看，生產數高壓表，基本上都沒根據基本誤差的相關參數和規程的給出進行生產，還是運用傳統的分壓裝置表達方式進行生產，只是將一個準確度的等級給出了。傳統分壓器的測量系統，分壓器分壓比較固定，廠家通常是將分壓器分壓比和準確度給出。與傳統數字高壓表相比，當前數字高壓表有很多不同的地方，當前數字高壓表分壓裝置的部分，在測量表計內存在，分壓器與測量表計是一個不可分割的整體，既不可以替代，又不可以分割。對于這種數字測量系統基本誤差在表達方式上的特殊性，廠家如果只是將測量系統準確度的等級給出，是無法將誤差系數a與b得到的。廠家在這種情況下，就需要將準確度等所對應的允許誤差或者數字高壓表準確度的等級給出。

4 結語

綜上所述，針對于規程對數字高壓表的基本誤差的定義，生產數字高壓表的廠家和使用人員既要充分地理解，又要認真地學習，嚴格按照數字高壓表的規程進行檢定和生產，才能夠達到良好效果。

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1671-0711（2017）09（上）-0103-02