電學(xué)計(jì)量中測量不確定度評定的應(yīng)用

馬皓

摘 要：電學(xué)計(jì)量作為應(yīng)用最廣泛的科學(xué)，具有不可超越的優(yōu)勢，其中，測量不確定度評定占據(jù)重要位置。對電學(xué)計(jì)量的內(nèi)容特點(diǎn)進(jìn)行了分析，闡述了測量不確定度評定在電學(xué)測量中的重要性，并從接地電阻測試儀電阻、絕緣電阻表電阻和泄漏電流測量儀電壓示值誤差三方面分析了不確定度評定的具體應(yīng)用，對未來測量不確定度評定發(fā)展提供理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：電學(xué)計(jì)量；不確定度評定；示值誤差；電流輸出

中圖分類號：TB971 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.122

電學(xué)計(jì)量是按照國家計(jì)量法律法規(guī)形成的科學(xué)，通過電測量器具的運(yùn)用，對被測電參量的定量進(jìn)行分析，是人們掌握電學(xué)知識(shí)的重要途徑。而在電學(xué)計(jì)量實(shí)驗(yàn)過程中，存在許多影響因素，影響了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。海森泊在量子力學(xué)理論的基礎(chǔ)上提出“不確定度”這一概念，隨后被廣泛應(yīng)用于電學(xué)計(jì)量中。

1 電學(xué)計(jì)量中測量不確定度評定概述

1.1 電學(xué)計(jì)量內(nèi)容及特點(diǎn)

電學(xué)計(jì)量作為國家法定的電參量定量分析的科學(xué)，有利于推動(dòng)電學(xué)相關(guān)知識(shí)的研究開發(fā)與應(yīng)用。根據(jù)計(jì)量側(cè)重點(diǎn)的不同，可以將電學(xué)計(jì)量劃分為電學(xué)計(jì)量與參量計(jì)量兩種不同內(nèi)容的計(jì)量范疇。其中，電學(xué)計(jì)量側(cè)重于內(nèi)容，而參量計(jì)量更多地是與電路元件參數(shù)相關(guān)。

電學(xué)計(jì)量是一種應(yīng)用廣、準(zhǔn)確度高、可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離測量的技術(shù)，具有極大的計(jì)量測試優(yōu)勢，并且電本身信號傳播轉(zhuǎn)換速度快、便于分配控制。將其與測量傳感器結(jié)合，可以將位移、壓力、重量、溫度、濕度、加速度、聲、光、X射線等輕易轉(zhuǎn)化為電壓、電流等模擬數(shù)字信號。因此，力學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、溫度等不同計(jì)量領(lǐng)域都逐漸利用電學(xué)計(jì)量的優(yōu)勢，將測量因素轉(zhuǎn)化為電信號，減少了測量工作量。

1.2 測量不確定度評定的重要作用

測量不確定度是對測量結(jié)果質(zhì)量評定的指標(biāo)，決定了測量結(jié)果的實(shí)用程度。電學(xué)計(jì)量中出具鑒定證書、檢測報(bào)告或校準(zhǔn)證書等實(shí)際工作都離不開測量不確定度的評定結(jié)果，由此可見測量不確定度評定在電學(xué)計(jì)量中的重要性。

2 電學(xué)計(jì)量中測量不確定度評定的應(yīng)用

2.1 接地電阻測試儀電阻示值誤差測量

接地電阻測試儀是通過測量電流傳輸過程中的傳輸電流和被測體的電壓，二者的比值就是電阻測量結(jié)果。電阻示值誤差測量多使用型號為HL6625的測試儀器、ZX128電阻箱，測試電流為5～30 A，測量電阻為0.01～1.05 Ω。而對于測量環(huán)境的考量，主要是針對溫度、濕度，一般來說，不同的測量不確定度評定實(shí)驗(yàn)，其標(biāo)準(zhǔn)有所不同。

在實(shí)驗(yàn)過程中，電路圖設(shè)計(jì)是必不可少的，接地電阻測試儀電阻示值誤差測量至少需要選擇5個(gè)檢定點(diǎn)，才能確保測量結(jié)果的可用和準(zhǔn)確性。依照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在傳輸電流、被測體電壓穩(wěn)定后，就能確定其數(shù)字結(jié)果是接地電阻測試儀的實(shí)際電阻R0，結(jié)合電路圖的布線，按照一定的計(jì)算公式就可以得出接地電阻的示值誤差r.在總結(jié)實(shí)驗(yàn)過程時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流輸入量的不確定度在極大程度上誘發(fā)了測量結(jié)果的不準(zhǔn)確。因此，為了提高測量數(shù)字的可靠度，一次實(shí)驗(yàn)顯然不夠，需要反復(fù)進(jìn)行5次實(shí)驗(yàn)，再分析、總結(jié)眾多的測量數(shù)據(jù)，最終獲得的示值誤差數(shù)據(jù)，也就是測量不確定度評定的結(jié)果，具有一定的可信度。

2.2 絕緣電阻表電阻示值誤差測量

用于進(jìn)行絕緣電阻表電阻示值誤差測量不確定度評定實(shí)驗(yàn)的儀器是ZC25B-3，它是量程大、準(zhǔn)確度高的代表，量程高達(dá)500 Ω。該實(shí)驗(yàn)同樣對測量的溫度、濕度有要求。與接地電阻測試儀電阻示值誤差實(shí)驗(yàn)不同的是，規(guī)定環(huán)境溫度為19～25 ℃，相對濕度保持在40%～70%間。為了提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)度，選擇了特定的電阻表檢定裝置，將電阻維持在100～110 Ω之間。兆歐表和設(shè)計(jì)的電路圖如圖1所示。

該測量不確定度評定的方法只要滿足一定的條件就能輕易獲得結(jié)果，這些條件包括測量指針在零分度線上、電壓不低于500 V、校準(zhǔn)準(zhǔn)確等級高。

2.3 泄漏電流測量儀電壓示值誤差測量

該實(shí)驗(yàn)選用的泄漏電流測量儀型號多為HL6626，環(huán)境要求與實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)則相同，但是對于評定結(jié)果的確定，需要不低于10個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，還要確保電壓調(diào)節(jié)在一個(gè)步調(diào)上。電壓輸出控制在±5%的誤差范圍內(nèi)，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)結(jié)果與電路圖就可以獲得示值誤差r. 為了減少電壓輸入量對泄漏電流測量儀電壓示值誤差的影響，要對輸入量進(jìn)行分量評定，將所有測量評定數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合整理后，就能得到可靠的泄漏電流測量儀電壓示值誤差結(jié)果的不確定度評定。

3 結(jié)束語

綜上所述，電學(xué)計(jì)量自身的特點(diǎn)、優(yōu)勢決定了其應(yīng)用的廣泛性，對現(xiàn)代不同的計(jì)量測試領(lǐng)域具有重大貢獻(xiàn)。在對接地電阻測試儀電阻、絕緣電阻表電阻和泄漏電流測量儀電壓示值誤差三方面的不確定度評定進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后，進(jìn)一步加強(qiáng)了對測量不確定度評定的認(rèn)識(shí)，為未來電學(xué)計(jì)量中測量不確定度評定的發(fā)展指明了方向。

參考文獻(xiàn)

[1]景偉，翁衛(wèi)豐.測量不確定度評定及其在電學(xué)計(jì)量中的應(yīng)用研究[J].價(jià)值工程，2015（7）：7-8.

〔編輯：王霞〕

Abstract： Electrical measurement as the most widely used science， has the advantages of not to exceed， in which， the measurement uncertainty evaluation occupy an important position. Characteristics of electrical measurement are analyzed， elaborated the importance of evaluation in the electrical measurement uncertainty of measurement， and from the ground resistance tester resistance， insulation resistance meter resistance and leakage current measuring instrument voltage indicating value error analysis the uncertainty evaluation of the application and of the future measurement uncertainty evaluation of development provide theoretical and practical basis.

Key words： electrical measurement； uncertainty evaluation； indication error； current output