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摘要：實(shí)驗(yàn)室檢定絕緣電阻表時(shí)，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器、環(huán)境條件及檢定人員的習(xí)慣不同等諸多因素都會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏離其真實(shí)值，發(fā)現(xiàn)和減小這些可能產(chǎn)生測(cè)量誤差的因素，進(jìn)行有效控制和減小，才能確保標(biāo)準(zhǔn)量值的準(zhǔn)確傳遞。

關(guān)鍵詞：絕緣電阻；誤差；真實(shí)值

前言

絕緣電阻表是測(cè)量絕緣電阻的專用儀表，屬于強(qiáng)制檢定的計(jì)量器具，絕緣電阻表的誤差在使用中會(huì)直接影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。為了保證絕緣電阻測(cè)量的準(zhǔn)確可靠，依據(jù)《計(jì)量法》的規(guī)定，應(yīng)在規(guī)定周期內(nèi)，對(duì)絕緣電阻表進(jìn)行檢定。在實(shí)驗(yàn)室檢定絕緣電阻表過(guò)程中，由于各種因素的影響，會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差，使其檢定測(cè)量結(jié)果偏離標(biāo)準(zhǔn)量值的真實(shí)值。要使檢定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，必須盡可能減小和控制測(cè)量誤差。

1.測(cè)量誤差的來(lái)源

測(cè)量誤差是不可避免的，要有效地減小和控制測(cè)量誤差，必須尋找測(cè)量誤差的來(lái)源。測(cè)量誤差的來(lái)源很多，根據(jù)誤差的性質(zhì)分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差。

由于誤差的性質(zhì)不同，其誤差特性也各不相同。系統(tǒng)誤差是在測(cè)量過(guò)程中產(chǎn)生的誤差，其值是固定不變的，或者是遵循一定的規(guī)律變化的。隨機(jī)誤差是當(dāng)在同一條件下對(duì)同一對(duì)象重復(fù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，在極力消除一切明顯的系統(tǒng)誤差之后，每次測(cè)量結(jié)果仍然會(huì)出現(xiàn)一些無(wú)規(guī)律的隨機(jī)性變化，如果測(cè)量?jī)x器的靈敏度或分辨能力足夠高，那么就可以觀察到這種變化。而粗大誤差則是由于測(cè)量過(guò)程中操作、讀數(shù)、記錄和計(jì)算等方面的錯(cuò)誤而引起的誤差。由于系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差決定了測(cè)量的準(zhǔn)確度，系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差越小，測(cè)量結(jié)果越準(zhǔn)確。下面主要從這兩個(gè)方面進(jìn)行闡述。

2.系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)及控制

2.1計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器對(duì)系統(tǒng)誤差的影響

在規(guī)程規(guī)定的實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)條件下，對(duì)某某電表廠的ZC-7型同一塊絕緣電阻表進(jìn)行檢定，絕緣電阻表參數(shù)為500V、500MΩ，Ⅱ區(qū)段范圍為1MΩ～50 MΩ，等級(jí)指數(shù)為10級(jí)，檢定時(shí)絕緣電阻表發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定在每分鐘120轉(zhuǎn)，使用不同計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器所測(cè)的測(cè)量結(jié)果如下：

使用某高阻箱作為檢定標(biāo)準(zhǔn)器，高阻箱×1 MΩ電阻盤準(zhǔn)確度等級(jí)為0.5級(jí)，×10 MΩ電阻盤準(zhǔn)確度等級(jí)為1.0級(jí)，檢定該絕緣電阻表Ⅱ區(qū)段內(nèi)各刻度電阻值及基本誤差如表一：

表一

被試表刻度值（MΩ）125102050

標(biāo)準(zhǔn)器讀數(shù)值（MΩ）1.052.105.1510.2020.3650.45

基本誤差（%）5.05.03.02.01.80.9

使用DZX92F絕緣電阻表檢定裝置作為檢定標(biāo)準(zhǔn)器，高阻箱×1 MΩ電阻盤準(zhǔn)確度等級(jí)為0.2級(jí)，×10 MΩ電阻盤準(zhǔn)確度等級(jí)為0.5級(jí)，檢定結(jié)果如表二：

表二

被試表刻度值（MΩ）125102050

標(biāo)準(zhǔn)器讀數(shù)值（MΩ）1.032.075.1010.1020.1650.18

基本誤差（%）3.03.52.01.00.80.4

上述兩組數(shù)據(jù)顯示，在規(guī)定的測(cè)量條件下，應(yīng)用相同的檢定方法，不同的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器檢定同一絕緣電阻表的基本誤差值不同，說(shuō)明不同的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器所復(fù)現(xiàn)的系統(tǒng)誤差的估計(jì)值不同。測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)器的選擇，直接影響測(cè)量結(jié)果中系統(tǒng)誤差的大小。

2.2測(cè)量條件改變時(shí)的系統(tǒng)誤差

在不同的測(cè)量條件下，應(yīng)用相同的檢定方法，使用同一計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器所復(fù)現(xiàn)的系統(tǒng)誤差的估計(jì)值不同。使用DZX92F絕緣電阻表檢定裝置作為檢定標(biāo)準(zhǔn)器，被試品為同一編號(hào)的ZC-7型絕緣電阻表。

規(guī)程規(guī)定實(shí)驗(yàn)室檢定環(huán)境條件，溫度23°，相對(duì)濕度65%，電網(wǎng)供電電壓允許偏差1.3%，檢定結(jié)果見上表二。

實(shí)驗(yàn)室檢定環(huán)境條件改變，溫度10°，相對(duì)濕度20%，電網(wǎng)供電電壓允許偏差5%，檢定結(jié)果見下表三：

表三

被試表刻度值（MΩ）125102050

標(biāo)準(zhǔn)器讀數(shù)值（MΩ）1.042.095.1110.3020.5050.75

基本誤差（%）4.04.52.23.02.21.5

對(duì)比表二和表三的數(shù)據(jù)可見，在測(cè)量條件改變時(shí)，如隨時(shí)間、溫度、濕度等條件發(fā)生變化時(shí)，測(cè)量結(jié)果按某一確定的規(guī)律變化，可能是線性、也可能是非線性地增加或減少，說(shuō)明測(cè)量結(jié)果存在可變的系統(tǒng)誤差。

2.3系統(tǒng)誤差的減小方法

2.3.1為減小測(cè)量結(jié)果中的系統(tǒng)誤差，應(yīng)選擇準(zhǔn)確度等級(jí)和量限合適的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器。

2.3.2對(duì)系統(tǒng)誤差的已知部分，對(duì)檢定結(jié)果進(jìn)行修正的方法來(lái)減小系統(tǒng)誤差。如表一中10MΩ刻度點(diǎn)檢定標(biāo)準(zhǔn)值為10.20 MΩ，而用高一等級(jí)的檢定裝置檢定的標(biāo)準(zhǔn)值為10.10MΩ，則可知系統(tǒng)誤差的估計(jì)值為0.10 MΩ，也就是修正值為-0.10 MΩ。

2.3.3消除檢定中一切產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的因素。被試絕緣電阻表的安放位置是否在水平、垂直或平行的理想狀態(tài)、手搖發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，檢定過(guò)程中試驗(yàn)接線產(chǎn)生的接觸電阻，都會(huì)帶來(lái)測(cè)量的系統(tǒng)誤差，在實(shí)驗(yàn)室檢定時(shí)進(jìn)行避免。

3.隨機(jī)誤差的發(fā)現(xiàn)及減小

隨機(jī)誤差是指在在實(shí)驗(yàn)室檢定絕緣電阻表過(guò)程中重復(fù)測(cè)量中按不可預(yù)見方式變化的測(cè)量誤差的分量，它是獲得測(cè)量結(jié)果時(shí)各種隨機(jī)影響因素的綜合反映，包括計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器、配套恒速器、環(huán)境條件等因素及實(shí)際測(cè)量的隨機(jī)變化。

隨機(jī)誤差的大小程度反映了測(cè)得值的分散性，即測(cè)量的重復(fù)性，用試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。在相同條件下，對(duì)如同一被測(cè)量X做n次重復(fù)測(cè)量，每次測(cè)得值為Xi，測(cè)量次數(shù)為n，是用賽貝爾公式法、極差法及較差法來(lái)計(jì)算的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差。以賽貝爾公式法來(lái)計(jì)算實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差實(shí)例如下：

使用DZX92F絕緣電阻表檢定裝置作為檢定標(biāo)準(zhǔn)器，在規(guī)程規(guī)定檢定條件下，在同一時(shí)間對(duì)如同一被測(cè)量10MΩ做10次重復(fù)測(cè)量，得出一組數(shù)據(jù)10.08 MΩ，10.07 MΩ，10.10MΩ，10.10 MΩ，10.09 MΩ，10.08 MΩ，10.09 MΩ，10.11 MΩ，10.13 MΩ，10.09MΩ。

首先，計(jì)算算術(shù)平均值：

=（10.08+10.07 +10.10+10.10+10.09+10.08+10.09+10.11 +10.13+10.09）/10=10.094 MΩ

根據(jù)殘差公式：Vi=Xi-X 計(jì)算一組數(shù)據(jù)殘差為：-0.014 MΩ，-0.024 MΩ，0.006 MΩ，0.006 MΩ，-0.004 MΩ，-0.014 MΩ，-0.004 MΩ，0.016 MΩ，0.036 MΩ，，-0.004 MΩ。

計(jì)算殘差平方和：

最后，計(jì)算試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為：

由計(jì)算可知，取多次測(cè)量值的算術(shù)平均值作為測(cè)量結(jié)果的值，可以減小檢定時(shí)的隨機(jī)誤差。但是隨測(cè)量次數(shù)的進(jìn)一步增加，算術(shù)平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差減小的程度減弱，同時(shí)會(huì)增加人力、時(shí)間和儀器的損耗，應(yīng)用中一般選取n在3～20之間。

另外，在對(duì)一個(gè)被測(cè)量進(jìn)行重復(fù)性檢定所獲得的若干檢定結(jié)果中，可能會(huì)出現(xiàn)了與其他值偏離較遠(yuǎn)且不符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律的個(gè)別值，如果測(cè)得值中混有這種異常值，必然會(huì)歪曲測(cè)量的結(jié)果，只有將這些異常值剔除掉，才可使結(jié)果更符合客觀實(shí)際。

結(jié)束語(yǔ)

絕緣電阻表的檢定對(duì)其使用者意義重大，其檢定質(zhì)量關(guān)系到其對(duì)被測(cè)物品絕緣性能的判斷。在實(shí)驗(yàn)室檢定中發(fā)現(xiàn)和減小系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，有效控制粗大誤差，使檢定結(jié)果盡可能地反映被試絕緣電阻表的真實(shí)值。

作者簡(jiǎn)介：

李波、女、1971年7月生、大學(xué)本科、工程師、現(xiàn)從事電測(cè)儀表檢定工作