譚波

東華計量測試研究院 江西南昌 330029

隨著科技水平的提高，人們逐漸增強了對電學計量的研究，研究誤差產(chǎn)生的原因、誤差因素的分類。這需要工作者具備一定的專業(yè)知識與實踐經(jīng)驗，保證測試數(shù)據(jù)的準確性與科學性。本文從電學計量的角度分析探討常見誤差及產(chǎn)生原因，并加以控制。

1 電學計量的必要性

電學計量涵蓋交直流電壓、電流、電阻、功率、電容、電感等參數(shù)，涉及儀器儀表眾多。如今，數(shù)字化、智能化的發(fā)展，電學計量與國民經(jīng)濟、國防建設(shè)和人民生活有著密切關(guān)系。在全球化發(fā)展中，電學計量關(guān)聯(lián)著國與國之間的交流與交往。因此，要保證電學計量測試準確性，就必須發(fā)現(xiàn)誤差、消除誤差。這不僅關(guān)乎產(chǎn)品質(zhì)量、行業(yè)收益，還間接影響國家進出口商品質(zhì)量以及進出口利潤[1]。

2 誤差產(chǎn)生原因分析

2.1 人為因素

在測試工作中，計量人員須熟練掌握測試方法，人員的素質(zhì)和技能起著非常重要的作用。如果沒有嚴格按照規(guī)程規(guī)范的要求開展工作，會產(chǎn)生誤差。例如，使用儀器時，應該對中未對中，應調(diào)到水平、垂直或平行狀態(tài)未能調(diào)好。其次，在指針式儀表讀數(shù)中，視線應垂直于儀表表面及刻度線，采用“三線重合”讀數(shù)。不同人員讀數(shù)、視力不同，存在角度差異、讀數(shù)差異，導致誤差出現(xiàn)。第三，用力習慣不同，產(chǎn)生不同誤差。如插銷式儀器，不同的插入力或旋轉(zhuǎn)力，產(chǎn)生不同的接觸電阻，導致測量結(jié)果不同。

2.2 方法因素

測試過程存在不同的方法。測試方法不同，誤差不同。首先，未采用適當?shù)臏y試方法減小或消除誤差。例如，未采用修正的方法減小系統(tǒng)誤差，未采用替代法消除恒定誤差，未采用對稱測量法消除線性誤差。其次，在非標準方法測試中，方法不同，產(chǎn)生的誤差也不相同。第三，在重復性測試中，多次測試產(chǎn)生隨機誤差。隨機誤差的大小與測試次數(shù)有關(guān)[2]。

2.3 測量儀器因素

第一，儀器的準確度級別是根據(jù)檢定規(guī)程和設(shè)計性能而規(guī)定的。等級不同，測量誤差不同。對于指針式儀表，不是選用等級越高的儀器，測量誤差越小，還要考慮量程范圍。例如，用0.2級量程100V電壓表和0.5級量程10V電壓表，測量10V時，0.2級電壓表的絕對誤差大于0.5級電壓表，選用0.5級量程10V電壓表測量誤差更小。第二，儀器儀表顯示特性產(chǎn)生誤差。儀器顯示的有效位數(shù)不夠容易導致誤差。如需要五位有效數(shù)字，一旦使用四位半的數(shù)字電壓表測量就會出現(xiàn)問題，存在分辨力不夠的誤差。儀器的刻度設(shè)置不合理、光點不夠亮等都會導致誤差的產(chǎn)生。第三，數(shù)字儀表間隔采樣的影響。采樣方法可能漏掉一些被測量的波動信息而產(chǎn)生誤差。第四，靈敏度、鑒別閾的影響。靈敏度不夠會引起誤差。鑒別閾的大小因人不同。如電子電位差計，當同一行程方向輸入量緩慢改變到0.04mV，指針產(chǎn)生可覺察變化，此變化量因人不同。第五，調(diào)節(jié)細度不夠引起。當改變最小步進值超過靈敏度，用估讀得出結(jié)果，也可能引起誤差。

2.4 測量設(shè)備因素

有的測量儀器需與一個或多個輔助設(shè)備組合測量。有些輔助設(shè)備不需檢定，很難發(fā)現(xiàn)設(shè)備出問題。例如，可調(diào)電源是電學計量常用輔助設(shè)備，一般不送檢，出了問題不易發(fā)覺。其次，開關(guān)變差影響。開關(guān)是電學計量常用構(gòu)件，存在動態(tài)變化的特點。開關(guān)轉(zhuǎn)動后轉(zhuǎn)回原位時其接觸電阻會發(fā)生變化，形成開關(guān)變差，對測試結(jié)果造成影響。例如，電阻箱的開關(guān)器件，需進行開關(guān)變差測試。標準電池的準確度可達微伏，其測試線路對轉(zhuǎn)換開關(guān)要求很高，為避免開關(guān)轉(zhuǎn)動產(chǎn)生熱電勢，應采用微伏級低熱電勢開關(guān)。第三，線路各接點和導線電阻的影響。線路是通過導線及各接點如焊點、接線柱、開關(guān)等進行連接，會有一定電阻，一般測量不考慮，但在準確性要求高的測試中會產(chǎn)生不可忽略的誤差。例如，在低阻測試中，采用“四線法”消除引線電阻影響。在高阻箱測試中，測試引線電阻消除殘余電阻的影響。在有交流的測量場合還應考慮接線柱、接點、導線電感和電容的影響。

2.5 環(huán)境因素

第一，溫度影響。溫度對標準電阻、標準電池的準確度有很大影響。例如，標準電池電動勢隨溫度升高而降低，恒溫槽內(nèi)溫度及溫場均勻性有嚴格要求。第二，濕度影響。當絕緣體受潮，絕緣電阻變小，對高阻阻值影響非常大。第三，磁場影響。未經(jīng)屏蔽的電動系儀表對磁場敏感，空間中交變磁場的影響不能完全排除。第四，電場影響。在交流電路中，具備電位差的物體會產(chǎn)生電容電流，對其基本電流產(chǎn)生干擾。第五，靜電力會作用于儀表指針、動圈繼而產(chǎn)生誤差。第六，電源影響，包括電壓波形、頻率、相位差以及穩(wěn)定性等。尤其當電網(wǎng)頻率波動大，在電壓不穩(wěn)的情況下會產(chǎn)生更大的波動。第七，外界條件偏離額定條件值，包括溫濕度、壓強、震動等。

3 防控誤差的相關(guān)措施

3.1 落實環(huán)境條件及設(shè)施管理制度

首先，構(gòu)建符合人員安全的工作環(huán)境，確保相關(guān)設(shè)施有效運行。比如，環(huán)境溫濕度等條件應滿足規(guī)程規(guī)范開展測試工作的要求。其次，將不相容區(qū)域進行劃分，避免出現(xiàn)相互影響。保證工作環(huán)境推動測試工作的順利開展。

3.2 定期對儀器檢定和維護保養(yǎng)

定期對儀器進行檢定，使儀器處于良好狀態(tài)，避免使用不合格儀器。對于老化程度較高的儀器應及時更換。更換后，履行相應手續(xù)。若改變原有計量標準的準確度等級，應按新標準重新考核，保證每一項測量標準量值傳遞的有效性，推動測試準確性的提升。

3.3 完善相關(guān)制度，提升計量測試的規(guī)范性

首先，構(gòu)建完善的規(guī)章制度。相關(guān)部門應重視每一項測試方法及儀器的正確使用，從而促進測試工作規(guī)范性的提高。其次，對人員開展專業(yè)技術(shù)培訓，對人員資質(zhì)考核，確保人員持證上崗，從而促進測試工作水平的提升[3]。

4 結(jié)語

總之，應重視對電學計量測試誤差的分析與探討，加強理論實踐相結(jié)合的能力，降低人為、環(huán)境等因素影響，深入探究測試誤差規(guī)律并總結(jié)，不斷提升計量測試工作水平。