電器質(zhì)量檢測(cè)中的不確定度的分析

呂智超

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展和不斷進(jìn)步，以及人們生活條件和質(zhì)量的提升，越來越多的電器出現(xiàn)并走進(jìn)了大眾視野。而電器的質(zhì)量和使用安全性也成了人們關(guān)注的重點(diǎn)。在一定的范圍內(nèi)分析電器質(zhì)量檢測(cè)中的不確定度，從而確定該電器質(zhì)量相應(yīng)的判定標(biāo)準(zhǔn)。并且該不確定度的大小自一定程度上影響著測(cè)量值所存在的價(jià)值。所以對(duì)電器質(zhì)量檢測(cè)中的不確定度進(jìn)行測(cè)量和分析，有利于確定該測(cè)量系統(tǒng)的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。因此對(duì)電器質(zhì)量檢測(cè)的不確定度進(jìn)行分析是重要且必要的。

關(guān)鍵詞：不確定度；電器精度；電器質(zhì)量

1 不確定度的概念和意義

1.1 不確定度的概念

在進(jìn)行電器質(zhì)量的檢測(cè)時(shí)，所測(cè)定的真值通常會(huì)受到各種因素的影響，進(jìn)而數(shù)值會(huì)在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行波動(dòng)，因此需要對(duì)不確定度進(jìn)行精準(zhǔn)的測(cè)量，從而明確出真值的波動(dòng)范圍。不確定度即是對(duì)所測(cè)量的數(shù)值的可信度的一個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，是一項(xiàng)重要的分散性的參數(shù)。

1.2 不確定度的意義

在進(jìn)行科學(xué)技術(shù)的研究時(shí)，或在日常生活中，往往會(huì)通過一些測(cè)量工具對(duì)部門事物進(jìn)行物理性質(zhì)的測(cè)量，從而為研究或使用提供參考依據(jù)。但是所使用的部分測(cè)量工具因自身存在缺陷，受客觀因素的影響或人為因素的影響，進(jìn)而影響到測(cè)量的質(zhì)量，所測(cè)得的數(shù)據(jù)并非理論意義上的真值。在已經(jīng)出現(xiàn)測(cè)量的近似值的情況下，還應(yīng)對(duì)測(cè)量值的波動(dòng)范圍即不確定度進(jìn)行有效的說明。不確定度有利于對(duì)測(cè)量值的存在價(jià)值、可信度和可靠性等進(jìn)行有效的判定，在通常情況下，若不確定度的數(shù)值較小則說明該測(cè)量值的可靠性越大，相應(yīng)的存在價(jià)值也就愈大，二者成正比關(guān)系。反之，若不確定度的數(shù)值越大則說明該測(cè)量值的可靠性就越小，其存在的價(jià)值也就越小。在國(guó)際上，用不確定度來表征被測(cè)量值的分散性的合理性等。在實(shí)際中，測(cè)量值會(huì)受多種因素影響，如外界環(huán)境的影響、人為因素的影響等都會(huì)導(dǎo)致測(cè)量的結(jié)果出現(xiàn)誤差。導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的結(jié)果出現(xiàn)一定程度上的分散性，通過不確定度有利于對(duì)這部分分散性進(jìn)行合理有效的判定。不確定度的存在即是分散性的判定標(biāo)準(zhǔn)，是對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行解說的一種方式，從而幫助測(cè)量者更好的應(yīng)用這些測(cè)量結(jié)果。

2 電器質(zhì)量檢測(cè)中的不確定度的評(píng)定

對(duì)電器質(zhì)量檢測(cè)中的不確定度進(jìn)行評(píng)定和統(tǒng)計(jì)學(xué)、測(cè)量學(xué)的定義相同，因此可將不確定度分為兩種評(píng)定即A類和B類。其中A類的不確定度的測(cè)量即是對(duì)分析一系列數(shù)據(jù)的分量進(jìn)行有效的評(píng)定。而B類的不確定度的測(cè)量即是通過相關(guān)的實(shí)用信息、客觀規(guī)律以及測(cè)量經(jīng)驗(yàn)等對(duì)概率分布進(jìn)行確定的評(píng)價(jià)。通過對(duì)不同數(shù)據(jù)的參考，可以對(duì)這些不同的數(shù)據(jù)的不確定度進(jìn)行合理有效且正確的評(píng)定，利用A類、B類不確定度的計(jì)算公式、函數(shù)關(guān)系等精準(zhǔn)計(jì)算不確定度。

對(duì)電器進(jìn)行質(zhì)量的檢測(cè)通常會(huì)涉及到多個(gè)方面，在這其中所占比例最大的便是對(duì)不確定度進(jìn)行檢測(cè)。通過對(duì)不確定度進(jìn)行有效的檢測(cè)，可以為電器質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果的參數(shù)提供參考和依據(jù)。不確定度和系統(tǒng)測(cè)量的精度二者成反比關(guān)系，即不確定度越大則電器的精度越小，此時(shí)電器的質(zhì)量存在一定的問題，反之當(dāng)不確定度越小時(shí)則電器的精度就越大，此時(shí)電器質(zhì)量較好。所以在對(duì)電器的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，對(duì)不確定度進(jìn)行檢測(cè)是重要且必要的。

3 電器產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)中不確定度的測(cè)量方法

在國(guó)際上，不確定度是一項(xiàng)可以對(duì)電器質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定的具有公認(rèn)性的重要參數(shù)，同時(shí)也是評(píng)判報(bào)告量度的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。用不確定度對(duì)測(cè)量的相應(yīng)結(jié)果進(jìn)行評(píng)定，是國(guó)際貿(mào)易以及科技交流的共同要求，也是社會(huì)的實(shí)際需求。利用分散性的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行評(píng)定，從而實(shí)現(xiàn)不確定度的測(cè)量。既可以表明測(cè)量結(jié)果的分散性，又可以對(duì)測(cè)量值的不被肯定的程度進(jìn)行有效反映。通常情況下可通過以下兩種方式測(cè)量不確定度。

以多次測(cè)量結(jié)果為依據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與計(jì)算，并以最后的結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，通過實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差來表示。如在統(tǒng)一的條件下，對(duì)某個(gè)量進(jìn)行n此的測(cè)試，計(jì)算方法則為：

以其他信息與日常經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合為判斷依據(jù)進(jìn)行電器質(zhì)量的評(píng)估，其評(píng)估過程需要詳細(xì)了解電器的相關(guān)信息。電器質(zhì)量不確定度的檢測(cè)內(nèi)容很多，包括：泄露電流、連接電網(wǎng)電源輸入電流、放電測(cè)量、電容量測(cè)量、殘留電壓測(cè)試、變壓器和相關(guān)電流的測(cè)量保護(hù)、水平燃燒、球壓測(cè)試、機(jī)械強(qiáng)度等檢測(cè)內(nèi)容。電器不確定度的詳細(xì)計(jì)算參數(shù)如表1：

當(dāng)對(duì)連接電網(wǎng)電源輸入電流實(shí)施測(cè)量時(shí)，電器的輸入電流會(huì)隨著施壓電壓發(fā)生變化，施加電壓變小，電器的輸入電流也會(huì)變小，兩者存在正比關(guān)系。根據(jù)上圖，重復(fù)誤差表示當(dāng)重復(fù)進(jìn)行統(tǒng)一測(cè)試時(shí)而引起的不確定度，例如：重復(fù)測(cè)量為5次，n=5，不確定度為其中n-1為自由度，這里的自由度為4。

4 應(yīng)用不確定度評(píng)定電器質(zhì)量的幾點(diǎn)建議

4.1 可簡(jiǎn)化項(xiàng)目

在實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)電器不確定度時(shí)可根據(jù)CNAL提出的簡(jiǎn)化建議：當(dāng)檢測(cè)A類評(píng)定分量占主要地位時(shí)，可忽略不計(jì)B類評(píng)定分量。合成時(shí)，可以不考慮相關(guān)性。對(duì)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室可以不計(jì)算等效自由度。因?yàn)槟承z測(cè)方法的性質(zhì)決定了不能從統(tǒng)計(jì)學(xué)和計(jì)量學(xué)的觀點(diǎn)來嚴(yán)格測(cè)量不確定度，所以可以通過分析方法，逐一列出占主要的不確定度分量，從而做出合理的評(píng)定。另外應(yīng)確保測(cè)量結(jié)果的書面報(bào)告不會(huì)使用戶對(duì)不確定度造成誤解。包含因子k可以統(tǒng)一用。在實(shí)驗(yàn)室遵守被廣泛公認(rèn)的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法時(shí)，則可認(rèn)為符合要求。

4.2 日常檢測(cè)中合理評(píng)定不確定度

在一定程度上不確定度反映了電器產(chǎn)品的質(zhì)量，不確定度值越小，則表明測(cè)定結(jié)果越好，而測(cè)定結(jié)果往往直接反映了電器產(chǎn)品的質(zhì)量。同時(shí)不確定度也可以作為電器研發(fā)人員和檢測(cè)技術(shù)人員改善儀器性能、改進(jìn)分析方法重要參考數(shù)據(jù)。因此，不確定度測(cè)試結(jié)果可作為用戶選擇電器的一項(xiàng)指標(biāo)。在日常檢測(cè)中重視不確定度的檢測(cè)并合理評(píng)定不確定度對(duì)電器質(zhì)量的檢測(cè)是十分關(guān)鍵的。

4.3 不確定度測(cè)定方法的應(yīng)用

在電器質(zhì)量評(píng)定過程中，兩種不確定度的測(cè)定方法并無本質(zhì)的區(qū)別，也不能片面的認(rèn)為哪種方法的好壞，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，采用簡(jiǎn)單方便、可靠的原則進(jìn)行選擇。兩種方法均為完整的評(píng)定，可靠度是由自由度來劃分，自由度越小，可靠值越小。不確定度分量的不同，是意味著需要采用不同的方法，這與不確定度的評(píng)定和合成標(biāo)準(zhǔn)無直接關(guān)系。因此，在實(shí)際操作過程中，是否注明分量的歸屬并不重要。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)水平的提升，促進(jìn)了電器制造業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，并在一定程度上提升了電器的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。但是在對(duì)電器的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，因測(cè)量工具自身的缺陷、外界環(huán)境的影響以及人為等因素的影響，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量的結(jié)果存在誤差，并在一定范圍內(nèi)進(jìn)行波動(dòng)。因此需要對(duì)不確定度進(jìn)行測(cè)量，從而為電器質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果的參數(shù)提供參考和依據(jù)。通過對(duì)不確定度進(jìn)行有效的檢測(cè)，有利于提高電器質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。有利于提高電器的質(zhì)量，進(jìn)而提高其使用壽命，有利于電器使用功能的正常發(fā)揮，促進(jìn)我國(guó)電器領(lǐng)域的發(fā)展和進(jìn)步。

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