黃 烜

(深圳市龍崗區(qū)工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站， 廣東 深圳 518000)

導(dǎo)體電阻即電線電纜的導(dǎo)電性能，是反映電線電纜產(chǎn)品質(zhì)量的的重要指標(biāo)，只有準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)才能正確評(píng)價(jià)出產(chǎn)品的質(zhì)量．根據(jù)GB/T 3956-2008《電纜的導(dǎo)體》2.2條的規(guī)定，導(dǎo)體的標(biāo)稱截面積僅作為確定導(dǎo)體特定尺寸的數(shù)值，導(dǎo)體的每個(gè)特定尺寸應(yīng)符合其最大電阻值的要求，一般而言相同材質(zhì)相同截面積下，導(dǎo)體直流電阻越小越好，要了解電線電纜的質(zhì)量狀況，首先必須對(duì)導(dǎo)體的電阻進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量[1]．對(duì)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室而言，導(dǎo)體電阻測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性，直接影響到該項(xiàng)目的合格判定，尤其是當(dāng)檢測(cè)結(jié)果在產(chǎn)品規(guī)定指標(biāo)的極限值附近時(shí)，為了能夠判定測(cè)量的質(zhì)量如何，必須通過(guò)對(duì)測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定才能進(jìn)行正確的判定和評(píng)價(jià)．因此，按JJF 1059-1999《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》對(duì)導(dǎo)體直流電阻項(xiàng)目測(cè)量過(guò)程的不確定度影響因素進(jìn)行分析，確定標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量，評(píng)定合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度，給出測(cè)量不確定度評(píng)定報(bào)告，才能做出對(duì)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確判定[2]．

1 檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)方法

標(biāo)稱截面面積2.5 mm2的電線電纜的單芯銅導(dǎo)體在溫度(15～25)℃，空氣濕度≤85%時(shí)，檢測(cè)其導(dǎo)體直流電阻值以及評(píng)定測(cè)量的不確定度．

1.1 檢測(cè)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)

GB 3048.4-2007《電線電纜電性能試驗(yàn)方法 第4部分：導(dǎo)體直流電阻試驗(yàn)》．

1.2 檢測(cè)使用的儀器設(shè)備

1)雙臂電橋，型號(hào)：QJ57，準(zhǔn)確度等級(jí)：0.02級(jí)；2)Testo 608-H1數(shù)字式溫濕度計(jì)，最大允許誤差±0.1℃；3)專用四端夾具DQ-630．4)被測(cè)電纜：型號(hào)JB 8734-1998(450/750)BV2.5，標(biāo)稱截面面積2.5 mm2．

1.3 檢測(cè)步驟

從被測(cè)電線電纜上切取長(zhǎng)度不小于1 m的試樣，去除試樣導(dǎo)體外表面的絕緣、護(hù)套或其它覆蓋物．在試樣接入測(cè)量系統(tǒng)前，清潔其連接部位的導(dǎo)體表面，去除附著物和油垢，連接處表面的氧化層應(yīng)盡可能除盡后，將銅導(dǎo)體試樣固定在專用四端夾具上，雙臂電橋的四個(gè)測(cè)試端與導(dǎo)體兩端可靠連接后閉合直流電源開(kāi)關(guān)，儀器完成預(yù)熱后開(kāi)始測(cè)試．調(diào)節(jié)電橋平衡，讀取電橋讀數(shù)，記錄至少四位有效數(shù)字．

2 測(cè)量不確定度的評(píng)定

2.1 數(shù)學(xué)模型的建立

根據(jù)GB 3048.4-2007《電線電纜電性能試驗(yàn)方法 第4部分：導(dǎo)體直流電阻試驗(yàn)》，型式試驗(yàn)時(shí)，溫度為20℃時(shí)每km長(zhǎng)度電阻值[3]

(1)

式中：R20為20℃時(shí)每km長(zhǎng)度電阻值，Ω/km；t為測(cè)量時(shí)的導(dǎo)體溫度(環(huán)境溫度)，℃；α20為導(dǎo)體材料20℃時(shí)的電阻溫度系數(shù)，1/℃；其中銅導(dǎo)體α20=3.93×10-3℃-1，鋁導(dǎo)體α20=4.03×10-3℃-1；Rx為t(℃)時(shí)L長(zhǎng)電纜的實(shí)測(cè)電阻值，Ω；L為試樣的測(cè)量長(zhǎng)度(成品電纜的長(zhǎng)度)，m．

2.2 不確定度來(lái)源

人們長(zhǎng)期以來(lái)認(rèn)為，由于測(cè)量實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的不完善，周圍環(huán)境的影響，以及受認(rèn)識(shí)能力所限等，測(cè)量和實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)和被測(cè)量真值之間，不可避免地存在著差異，即誤差．被測(cè)量的“真值”是不可知的，在實(shí)際工作中能得到的僅是“合理賦予被測(cè)量的值”，且不止一個(gè)，可以是多個(gè)．這些值的分散性就是不確定度．不確定度，顧名思義即測(cè)量結(jié)果的不能肯定程度，反過(guò)來(lái)也即表明該結(jié)果的可信賴程度，它表示出測(cè)量結(jié)果的范圍，被測(cè)量的真值以一定的概率落于其中，它是測(cè)量結(jié)果質(zhì)量的指標(biāo)．在報(bào)告物理量的測(cè)量結(jié)果時(shí)，必須給出相應(yīng)的不確定度，一方面便于使用它的人評(píng)定其可靠性，另一方面也增強(qiáng)了測(cè)量結(jié)果之間的可比性．評(píng)定不確定度一般可以分為A類和B類評(píng)定：對(duì)一系列觀測(cè)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析以計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)不確定度的方法稱A類評(píng)定．測(cè)量工作中，有時(shí)無(wú)法取得觀測(cè)列并作統(tǒng)計(jì)分析，如由于時(shí)間或資源不足不能進(jìn)行或不需進(jìn)行重復(fù)測(cè)量的情況下，不確定度就無(wú)法由A類評(píng)定得到，而只能采取非統(tǒng)計(jì)方法即B類評(píng)定方法．

通過(guò)對(duì)電線電纜導(dǎo)體直流電阻測(cè)量的原理、設(shè)備、方法和過(guò)程的分析，導(dǎo)體直流電阻的不確定度來(lái)源主要包括：1) 測(cè)量重復(fù)性的不重復(fù)引入的不確定度uA，采用A類方法評(píng)定；2) 雙臂電橋準(zhǔn)確度引入的不確定度uB1，采用B類方法評(píng)定；3) 刻度尺誤差引入的導(dǎo)體長(zhǎng)度不確定度uB2，采用B類方法評(píng)定；4) 溫度測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uB3，采用B類方法評(píng)定；5)電阻溫度系數(shù)α20引入的不確定度分量uB4．導(dǎo)體溫升和接觸電阻等引入的不確定度等可以忽略不計(jì)[4]．

2.3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

2.3.1測(cè)量重復(fù)性的不重復(fù)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uA用雙臂電橋?qū)Ρ粶y(cè)導(dǎo)體在重復(fù)性條件下進(jìn)行10次測(cè)量并將結(jié)果折算到20℃，所測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1．

單次的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差

4.458×10-3Ω/km，

則平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差

1.41×10-3Ω/km，

重復(fù)性測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

表1 導(dǎo)體直流電阻測(cè)試數(shù)據(jù)

則標(biāo)準(zhǔn)不確定度

℃-1．

2.3.6合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定uc(R20) 當(dāng)測(cè)量結(jié)果是由若干個(gè)其它量的值求得時(shí)，按其它各量的方差和協(xié)方差算得的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，常用數(shù)學(xué)符號(hào)uC表示．當(dāng)被測(cè)量Y與輸入量之間有函數(shù)關(guān)系Y=f(X1,X2,,…,Xn)時(shí)，其合成不確定度

uC(y)=

雙臂電橋準(zhǔn)確度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uB1的靈敏系數(shù)

9.956×102km-1；

刻度尺引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的uB2靈敏系數(shù)

-7.335×103Ω/km2；

溫度測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uB3的靈敏系數(shù)

2.87×10-2Ω/km·℃；

電阻溫度系數(shù)α20引入的不確定度分量uB4的靈敏系數(shù)

8.764×102Ω·℃/km．

表2 電線電纜導(dǎo)體直流電阻測(cè)量不確定度匯總表

因各不確定分量彼此獨(dú)立

得到電線電纜導(dǎo)體直流電阻測(cè)量的合成不確定度

6.44×10-3Ω/km．

2.3.7擴(kuò)展不確定度評(píng)定取包含因子k=2，電線電纜導(dǎo)體直流電阻測(cè)量的擴(kuò)展不確定度

U=k·uC(R20)=2×6.44×10-3=

1.288×10-2Ω/km．

電線電纜導(dǎo)體直流電阻的檢測(cè)結(jié)果最佳估計(jì)值R20=7.3675 Ω/km，擴(kuò)展不確定度U=1.288×10-2Ω/km；k=2．相對(duì)擴(kuò)展不確定度0.17%,滿足要求．

3 總結(jié)

通過(guò)檢測(cè)可以得出該樣品的導(dǎo)體電阻R20=7.3675 Ω/km，擴(kuò)展不確定度U=1.288×10-2Ω/km，k=2．綜合分析測(cè)量原理和過(guò)程，得出測(cè)量相關(guān)的各個(gè)因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，計(jì)算出各個(gè)不確定度分量及其靈敏系數(shù)，最后進(jìn)行合成,得出合成不確定度和擴(kuò)展不確定度，得出不確定度滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，用不確定度對(duì)測(cè)量結(jié)果及其質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定、表示和比較，是不同學(xué)科之間交往的需要，也是測(cè)量技術(shù)發(fā)展的需要．控制好檢測(cè)過(guò)程中各個(gè)相關(guān)參數(shù)，確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的精確和檢測(cè)報(bào)告的準(zhǔn)確性、客觀性．

[參考文獻(xiàn)]

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[3] GB/T 3048.4-2007.《電線電纜電性能試驗(yàn)方法第4部分:導(dǎo)體直流電阻試驗(yàn)》[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

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