謝麗芳，袁霆，宋楠

（1.國網(wǎng)冀北電力有限公司電力科學(xué)研究院，北京 100045；2.北京華科同和科技有限公司，北京 100045）

淺談數(shù)字高壓表基本誤差的確定方法

謝麗芳1，袁霆2，宋楠1

（1.國網(wǎng)冀北電力有限公司電力科學(xué)研究院，北京 100045；2.北京華科同和科技有限公司，北京 100045）

使用和生產(chǎn)數(shù)字高壓表的部門，在執(zhí)行和理解數(shù)字高壓表的過程中還存在一些問題，通過分析數(shù)字高壓表的基本誤差與誤差允許關(guān)系，還有基本誤差的定義，得出相關(guān)的結(jié)論。

數(shù)字高壓表；基本誤差；允許誤差

從當前來看，無論是數(shù)字高壓表的設(shè)備使用部門，還是生產(chǎn)廠家，在執(zhí)行和理解新規(guī)程的規(guī)定上，在允許誤差與基本誤差的關(guān)系方面和理解基本誤差的定義等相關(guān)的方面還存在一些問題，在數(shù)字高壓表的生產(chǎn)上，無論基本誤差相關(guān)的相關(guān)參數(shù)，還是在運用分壓的裝置方式，都沒有按照新規(guī)程的規(guī)定，只將一個準確度的等級給了出來。

1 基本誤差定義及特性

根據(jù)DL/T973-2005的規(guī)程定義，數(shù)字高壓表的基本誤差絕對值為：，式中與讀數(shù)誤差系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)為a，%；Ux表示被檢表讀數(shù)的值；b表示與滿刻度值的誤差系數(shù)有關(guān)的數(shù)，%；Um表示被檢表量程。γ表示基本誤差相對的值，%，表示為：。誤差公式顯示，基本誤差的表示方式上，數(shù)字表和數(shù)字高壓表大同小異，基本一致。由2個部分組成了基本誤差：其一，誤差項與被測量的顯示值和被測量值Ux有關(guān)，隨著增加Ux，誤差項也會增大，將數(shù)字高壓表標準電源電壓、數(shù)字高壓表轉(zhuǎn)換、分壓誤差器、輸入擴大器、線性度以及刻度系統(tǒng)系數(shù)等的相關(guān)誤差進行有效地反映；其二，誤差項是一個固定項，與滿刻度值有關(guān)，而對于被測量值Ux，沒有任何關(guān)系，引發(fā)的主要原因就是是零點的漂移和噪音以及量子化的誤差等。若生產(chǎn)廠家沒有對規(guī)程規(guī)定將b值給出，就是b=0。

針對于公式中的誤差系數(shù)值b，規(guī)程是具有一定限制的，規(guī)定不能夠＞1/5a。系數(shù)a與b的比例非常重要，從數(shù)字表比較實用的情況而言，b應(yīng)該是越小越好，但是，制造的工藝和設(shè)計的過程對于b都具有一定的限制，無法完全消除b項的誤差，只能夠適當?shù)乇３謅項和b項誤差的比例，不但一些老檢定的規(guī)程沒有將a與b比例關(guān)系值給出來，新通用技術(shù)的條件標準有一些也沒有提及；在有的老檢定的規(guī)程中，直接將b值給出，與a值比較相當，還有的大于a值。因為對于a與b之間的比例沒有明確的規(guī)定，許多數(shù)字儀器儀表生產(chǎn)公司私自地加大b項的誤差，數(shù)字儀表的基本誤差科學(xué)性也比較差。如果想要將a與b誤差的比例適合，必須要減少b項誤差，新檢定規(guī)程對b項誤差進行規(guī)定，必須要＜1/5a。能夠限制生產(chǎn)廠商，要求生產(chǎn)廠商為了將b項誤差進行減小，必須要將技術(shù)提升。數(shù)字高壓表絕對誤差的定義不同于基本絕對誤差，測量值Ux對于數(shù)字高壓表的基本絕對誤差有直接的關(guān)系。數(shù)字高壓表的基本絕對誤差能夠隨著測量值Ux的改變進行變化，其具有一定的特性并起決定性的作用。轉(zhuǎn)換數(shù)字高壓表、標準的電源、放大器誤差的輸入以及衰減器的分壓等，它們都不是一個常數(shù)，它們都會隨著增加測量值Ux而不斷地增大，高壓表的絕對誤差也會因此而有一變量的特性產(chǎn)生。利用與γ與Ux的比來對相對于測量值Ux數(shù)字高壓表基本絕對的誤差γ的變化進行表示。隨著測量值Ux的不斷變化相對誤差γ與絕對的誤差γ正好相反，Ux在不斷地增大時，γ就會相應(yīng)地減小，最小值就是。

γ隨著增加的Ux而非常線性地進行減少。滿量程時，Ux=Um，則，而對應(yīng)的非滿量程為。對于非常滿量程而言，若數(shù)字高壓表運用1/10的量程，也就是，這時。與Ux=Um相比較，固定的誤差項b擴大了10倍左右，對于量程整數(shù)檢定點規(guī)定的最大值已經(jīng)達到了?；鞠鄬φ`差γ對于應(yīng)檢定點最大值也達到了。因此，為了保證質(zhì)量，數(shù)字測量的儀器在滿量程段也應(yīng)該認真地測量，從而保證測量的效果。此外，對于電壓量程＜0．1Um時，應(yīng)該避免使用，以免有不可接受的誤差產(chǎn)生。將絕對誤差Δ與相對誤差γ相比，二者不但形狀不一樣，而且變化的趨勢也是完全相反的。這并不能證明絕對誤差Δ與相對誤差γ具有本上質(zhì)的差別。運用相對誤差γ來對數(shù)字高壓表基本誤差進行表示，誤差表現(xiàn)形式雖然改變了，但是沒有改變物理特性，還是根據(jù)轉(zhuǎn)換誤差等相關(guān)的物理量變化，基本誤差大小在進行改變。

針對于性能和結(jié)構(gòu)方面而言，數(shù)字高壓表介于指示儀表與電位差計之間。第一項誤差對于電位差計比較主要，而第二項誤差對于指儀表也是比較主要的。所以，運用兩項的誤差之和對數(shù)字高壓表基本誤差進行表示是比較合理的。

2 基本誤差與允許誤差的關(guān)系

數(shù)字高壓表規(guī)程根據(jù)準確度的等級進行了劃分，為0．1、0．2、0．5、1．0、1．5及2．0六個等級，與DL/ T973-2005所規(guī)定的各個準確定度等級給出的允許誤差對應(yīng)。表1中，Ux=Um時相對的誤差就是允許誤差。也就是只有在Ux=Um時，運用高壓表的基本相對誤差公式進行有效地計算，才能夠?qū)⒃试S誤差獲得，而Ux其它的點時是得不到允許誤差的。

表1 準確度等級與允許誤差

規(guī)程之所以將允許誤差引入定義，主要是為了其它的物理參數(shù)或者各準確度等級將一個限制的范圍進行規(guī)定，例如短時變差和穩(wěn)定性等，被檢參量如果全部或者部分超出了范圍，都屬于不合格。絕對誤差Δ最大的值就是對應(yīng)的Ux=Um值。允許誤差就是規(guī)程對Ux=Um時所規(guī)定的相對誤差，也是結(jié)合絕對誤差來進行規(guī)定的，針對于誤差本質(zhì)而言，絕對識差能夠起到?jīng)Q定性的作用。這時與絕對誤差互相對應(yīng)，最大允許誤差就是允許誤差。通常測量表計其它的各測檢定點示值絕誤差，與允許誤差所對應(yīng)的基本絕對誤差進行比較，誤差值都相對比較小。

當Ux=Um時，允許誤差與數(shù)字高壓表的基本相對誤差γ最小值相對應(yīng)。這就可以說明，被測量大小只有在與表計測量的上限相等時，才能夠使測量的誤差不會比允許誤差大，而小于Um的各個檢定點示值的相對誤差值，不可以利用允許誤差來進行恒量，同，可以比允許誤差值大。與測量的上限進行比較，被測量的值越小，測量產(chǎn)生的相對誤差也就會變得越大。允許誤差可以利用相對和絕對的誤差來表示，還可以利用引用的誤差來表示。對應(yīng)于某一個測量點，測量儀器是用一個定值來顯示允許誤差，例如，對于準確度0．1級數(shù)表而言，允許誤差為Ux=Um時，為±0．1%。測量值的誤差所對應(yīng)的測量點，不一定是確定量，這一點與允許誤差不同。表示相對的誤差時，大小不但關(guān)系到數(shù)表本身的誤差，還關(guān)系互補測對象的量程。與其它的數(shù)表檢定規(guī)程定義的允許誤差相比，數(shù)字高壓表基本誤差沒有太大的區(qū)別，大同小異。針對于數(shù)字高壓表而言，基本誤差和允許誤差大致相同，對應(yīng)的某一個測量點，也會將一個定值給出。測量在檢定中，這個給定點就是測量這一點誤差參照的標準，也是這個測量點實際的允許誤差。

3 確定基本誤差

通過具體的研究和分析顯示，基本相對誤差允許值與被檢點數(shù)值相反，被檢點數(shù)值降低，基本相對誤差的允許值反而會增大，基本相對誤差也因此而不是一個常數(shù)。量程范圍低端時，任何一種測量表計想要達到準確度等級要求都非常難。

根據(jù)基本誤差這樣的確定方法，對于將較高準確度的等級數(shù)字高壓能夠得以滿足地生產(chǎn)出來，生產(chǎn)廠家還是比較容易達到的。但是，從當前來看，生產(chǎn)數(shù)高壓表，基本上都沒根據(jù)基本誤差的相關(guān)參數(shù)和規(guī)程的給出進行生產(chǎn)，還是運用傳統(tǒng)的分壓裝置表達方式進行生產(chǎn)，只是將一個準確度的等級給出了。傳統(tǒng)分壓器的測量系統(tǒng)，分壓器分壓比較固定，廠家通常是將分壓器分壓比和準確度給出。與傳統(tǒng)數(shù)字高壓表相比，當前數(shù)字高壓表有很多不同的地方，當前數(shù)字高壓表分壓裝置的部分，在測量表計內(nèi)存在，分壓器與測量表計是一個不可分割的整體，既不可以替代，又不可以分割。對于這種數(shù)字測量系統(tǒng)基本誤差在表達方式上的特殊性，廠家如果只是將測量系統(tǒng)準確度的等級給出，是無法將誤差系數(shù)a與b得到的。廠家在這種情況下，就需要將準確度等所對應(yīng)的允許誤差或者數(shù)字高壓表準確度的等級給出。

4 結(jié)語

綜上所述，針對于規(guī)程對數(shù)字高壓表的基本誤差的定義，生產(chǎn)數(shù)字高壓表的廠家和使用人員既要充分地理解，又要認真地學(xué)習(xí)，嚴格按照數(shù)字高壓表的規(guī)程進行檢定和生產(chǎn)，才能夠達到良好效果。

[1]王晶,張雁霞,田耕,田曉霞,阮林波,李海濤．數(shù)字可控高精度電壓源設(shè)計[J]．核電子學(xué)與探測技術(shù),2015,(09):921-925．

[2]李梅,羅雪芳,馬凌云,馮雪峰．利用雙數(shù)字電壓表法對分壓器分壓比精確測量的探討[J]．工業(yè)計量,2012,(04):47-48．

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1671-0711（2017）09（上）-0103-02