測量不確定度在低壓電器檢測中的運用

劉興貴

摘要：在衡量低壓電器檢測技術水平時，測量不確定度為重要指標。基于這種認識，本文對測量不確定度內涵及其評價流程展開了分析，然后對測量不確定度在低壓電器檢測中的運用方法進行了探討，最后結合算例體現了方法的實踐運行效果，為關注這一話題的人們提供參考。

關鍵詞：測量不確定度;低壓電器;質量檢測

在電器市場上，低壓電器產品魚龍混雜，需要通過檢測加強產品質量管理，推動市場有序發展。而能否保證產品檢測結果科學，還要加強測量結果的不確定度評定。因此，需要加強測量不確定度在低壓電器檢測中的運用分析，以便使電器質量檢測技術水平得到不斷提升。

1 測量不確定度概述

所謂的測量不確定度，其實就是賦予被測量值分散性的非負參數的表征，能夠使測量結果受測量誤差影響而產生的不可信程度進行反映。在固定區域內，測量值將以一定概率分布，能夠體現被測量的分散性。在實驗室檢測工作中，需要完成測量不確定度的評定，以便使實驗室出具的檢測數據結果更具準確性。而實際對測量不確定度進行評定，首先需要對不確定度的來源進行分析和識別。結合試驗項目，可以完成相應測量數學模型的建立，然后進行測量值的列值統計分析，實現試驗標準差的A類評定。結合相關信息資料，可以完成標準偏差估值B類評定。在此基礎上，可以對A類評定結果和B類評定結果進行合成，得到標準不確定度，繼而得到擴展不確定度，最終生成測量結果的不確定度報告。

2 測量不確定度在低壓電器檢測中的運用分析

2.1 不確定度來源

在低壓電器檢測中，需要對電器多項性能進行測量，具體包含電器壽命檢測、電壓降測定、耐壓試驗與絕緣電阻測量、耐電流能力測量、動作特性檢測等等。為確定檢測質量，需要運用國際公認不確定度評定方法進行報告度量，使檢測技術水平高低得到反映。在實際運用過程中，還要先確認低壓電器檢測不確定度的來源。結合各項檢測內容及其測量方法、程序和系統，可以得到十個不確定度來源，即被測量定義不完善、被測量重復觀測值變化、環境條件測量控制不完善、被測量定義方法實現不理想、測量儀器分辨率不足、取樣代表性不全、模擬儀器讀數人為偏差、計量標準值不準、數據計算參量不準、測量方法程序存在假定性和近似性。實際對各檢測項目進行不確定性評價，還要結合具體操作情況進行不確定度來源確認。

2.2 不確定度評定

對低壓電器檢測不確定度進行評定，需要結合不確定度不同來源進行區分，然后采取不同評定方法。具體來講，A類不確定度主要針對統計計算多次的測量結果，需要結合最終結果進行實驗標準差表征。假設在一個量經過n次獨立試驗時，在看似同等條件下，將產生相應不確定度UA，按照式（1）進行計算，式中Xi指的是第i次測量結果，為數列算數平均值。

B類不確定度需要根據信息或經驗進行評估，在低壓電器檢測中需要采用儀器進行電器性能測定，在不確定度評估時還要對校準整數、制作說明、儀器特點等信息進行收集，作為不確定度的評定參數。按照式（2），可以對B類不確定度UB進行評定，式中a指的是區間半寬度，k指的是與被測量值在區間內概率分布的相關因數，需要結合實際情況取值。

在實際運用過程中，針對可以簡化的項目，比如在低壓電器檢測中A類評定為主，可以對B類評定分離進行忽略，即可以簡化不確定度評定過程。在實驗室中進行低壓電器檢測，可以不給于自由度。在不確定度進行合成時，無需對相關性進行考量。實際在對低壓電器進行日常檢測時，由于測量不確定度能夠對測量結果質量進行反映，所以得到的不確定度越小說明電器質量越好。而A類和B類不確定度評定方法并無好壞之分，可以結合實際需求進行靈活選擇。在全面評定過程中，可以根據自由度確定檢測結果穩定性，即自由度越大說明檢測穩定性越高。

2.3 算例分析

以低壓電器電壽命檢測試驗為例，采用直讀測量法從數據采集系統獲得試驗結果，其測量不確定度來源主要包含測量重復性、儀器準確度、環境溫度、標準值、數據處理和人員操作。假設試驗輸出實際電流值為Y，利用數據采集系統電流顯示值為X，將存在n個輸入量，得到Y=f（X1，X2，…，Xn）。針對A類不確定度進行評定，可知系統通道一個電流信號基準值為38A，重復進行20次測量，被測量最佳估計值為37.996A，可以得到不確定度UA=0.147%。針對B類不確定度進行評定，需要分別進行標準值、傳感器誤差、人為操作、環境溫度、數據處理引入的不確定度評定。根據校準證書可知，設備測量交流瞬時電流準確度為±0.2%+0.05%，最大誤差區間半寬度為0.332%，服從均勻分布，k取值，可以得到UB1=0.192%。根據廠家資料可知，傳感器測量精度為±1%，a=1%，同樣服從均勻分布，得到UB2=0.577%。采用數據記錄儀，設備精度為±0.3%，服從均勻分布，可得UB3=0.173%。在環境溫度方面，采集系統內部存在溫度補償，誤差最大為±0.2%，視作服從均勻分布，得到UB4=0.115%。試驗操作嚴格按照規范進行，可以忽略數據處理和人為操作引入的誤差。對標準不確定度進行合成，由于各項不確定度分量相互獨立，可以得到式（3），最終得到Uc≈0.659%。擴展因子取2，可以得到擴展不確定度為1.32%。因此在低壓電器檢測中運用測量不確定度，其實就是利用分散性尺度進行電器質量評估，能夠使檢測帶有的分散特性得到體現，同時彰顯檢測內不包含的數值。根據不確定度，可以進行電器質量檢測數據有效判斷和改造，促使檢測結果的結構精確度得到提高，因此能夠使低壓電器檢測水平的提升。

3 結論

綜上所述，在低壓電器檢測中，系統檢測質量與不確定度之間存在密切關系，需要運用測量不確定度反映檢測精度。在實踐操作中，還要按照不確定度評定流程確認檢測不確定度的來源，然后針對不同類型不確定度采取A類或B類不確定度評定方法，最終實現標準不確定度合成。得到的評定結果越小，說明檢測精確度較高，能夠達到低壓電器質量檢測要求。

參考文獻：

[1] 魏瑞娜.家用電器連接線導體電阻測量結果的不確定度評定[J].輕工標準與質量，2017（03）.

[2] 陳輝.低壓電器試驗中通斷操作過電壓的不確定度評定[J].機電技術，2017（02）.

（作者單位：山東省產品質量檢驗研究院）