摘"要：在電學(xué)計(jì)量中，測量不確定度評定是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系到測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。近幾年，測量不確定度評定方法已被廣泛地應(yīng)用到社會各個(gè)領(lǐng)域中，以獲取真實(shí)的計(jì)量數(shù)字?；诖?，來對電學(xué)計(jì)量中常用的測量不確定度評價(jià)方法展開分析，通過分析其基本內(nèi)涵和在電子計(jì)量測量中的重要性，結(jié)合一些案例來對測量不確定度評價(jià)方法應(yīng)用進(jìn)行深入的分析，以期為未來電學(xué)計(jì)量測量的發(fā)展提供方向和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：電學(xué)計(jì)量"測量不確定度評"儀器校準(zhǔn)"量值傳遞

中圖分類號：TM1

ThoughtsontheApplicationofMeasurementUncertaintyEvaluationMethodsinElectricalMetrology

LIUGuanhu

ShanxiEnergyConservationCenterCo.，Ltd.，Taiyuan，ShanxiProvince，030045China

Abstract：Inelectricalmetrology，theevaluationofmeasurementuncertaintyisacrucialstepthatdirectlyaffectstheaccuracyandreliabilityofmeasurementresults.Inrecentyears，measurementuncertaintyevaluationmethodshavebeenwidelyappliedinvariousfieldsofsocietytoobtainaccuratemeasurementdata.Basedonthis，ananalysisisconductedonthecommonlyusedmeasurementuncertaintyevaluationmethodsinelectricalmetrology.Byanalyzingtheconnotationandimportanceofuncertaintyevaluationmethods，combinedwithsomecasestudies，anin-depthanalysisisconductedontheapplicationofuncertaintyevaluationmethods，inordertoprovidedirectionandguidanceforthefuturedevelopmentofelectricalmetrologymeasurement.

KeyWords：Electricalmetrology;Measurementuncertaintyevaluation;Instrumentcalibration;Valuetransfer

電學(xué)計(jì)量中，由于傳統(tǒng)方法測量結(jié)果的置信度不高，常常會應(yīng)用測量不確定度來進(jìn)行測量，其具有靈敏度高、信號易傳播等特點(diǎn)，可以有效地保證計(jì)量數(shù)字的準(zhǔn)確性。目前，電學(xué)計(jì)量中測量不確定度評定方法被廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域中，通過儀器的校準(zhǔn)、量值的傳遞等方式，對測量結(jié)果的質(zhì)量進(jìn)行控制。因此，本文針對電學(xué)計(jì)量中測量不確定度評定方法的應(yīng)用進(jìn)行深入的分析與探討。

1"測量不確定度的基本概述

測量不確定度是基于誤差理論提出的，其主要是指由于在測量過程中會產(chǎn)生誤差，所以無法保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，而不確定度就是指的是誤差的值，也是測量結(jié)果質(zhì)量的值。1972年，著名學(xué)者海森伯首次提出了“不確定度關(guān)系”；1980年，國際計(jì)量局也提出了“實(shí)驗(yàn)不確定度建議書”，該建議書又屢次被修改，明確地提出了測量不確定度的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范以及評定與表示等。

測量不確定度的評定方法主要為兩類，即A類和B類。其中，A類是通過對觀測列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析來評定標(biāo)準(zhǔn)不確定度，這種方法通常涉及對測量結(jié)果進(jìn)行重復(fù)測量，并計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)偏差以得到A類不確定度分量，A類評定能夠反映由于測量重復(fù)性引入的不確定度。而B類是跟A類完全不同的評定方式，其主要是對應(yīng)系統(tǒng)誤差，通常通過查閱儀器說明書、校準(zhǔn)證書或其他來源來確定測量工具的準(zhǔn)確度、分辨率、環(huán)境條件等影響因素，并據(jù)此估算出引入的不確定度分量[1-2]。

測量不確定度并不是簡單地指測量的誤差，而是通過嚴(yán)格地計(jì)算、評定而得出的一個(gè)接近準(zhǔn)確數(shù)值的理想?yún)^(qū)間。在測量過程中，需要盡可能地避免誤差的出現(xiàn)，測量值也不能與誤差混為一談：誤差只是一種參考，而測量值可以量化，更加具有實(shí)用性[3]。在電學(xué)計(jì)量中，通過靜態(tài)不確定度方法和動態(tài)不確定度方法，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，然后對不確定的來源進(jìn)行分析，確定其為A類或者B類測量值，最后以報(bào)告的形式進(jìn)行展示。測量不確定度的評定不僅有助于評估測量結(jié)果的可靠程度，還能為量值傳遞、儀器校準(zhǔn)和測量過程控制提供重要依據(jù)[4-5]，因此具有非常重要的意義。

2"測量不確定度評定方法在電學(xué)計(jì)量中的應(yīng)用

在電學(xué)計(jì)量中，標(biāo)準(zhǔn)表是進(jìn)行測量的核心工具。對標(biāo)準(zhǔn)表的校準(zhǔn)過程需要評定其測量不確定度，包括溫度、頻率、供電電壓等因素對標(biāo)準(zhǔn)表測量結(jié)果的影響，使用不確定度評定方法，對標(biāo)準(zhǔn)電流、電壓、阻抗進(jìn)行精確校準(zhǔn)。本文以泄漏電流測量儀電壓示值誤差測量為例，來深入的探討測量不確定度評定方法在電學(xué)計(jì)量中的應(yīng)用。

2.1測量方法

首先，遵循國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范，如《泄漏電流測量儀》（JJG843—2007）檢定規(guī)程或《測量不確定度評定與表示》（JJF1059—1999）等，測量應(yīng)在規(guī)定的溫度（如（20±3）℃或（20±5）℃）和濕度（如相對濕度不大于70%或（60±15）%RH）條件下進(jìn)行，以確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

其次，建立數(shù)學(xué)模型，來表達(dá)被測量量影響量之間的關(guān)系。其中被測量量用y來表示，X表示影響量，應(yīng)用到的公式為

在建立模型之前，將影響不確定度的任何有關(guān)數(shù)值輸入到數(shù)學(xué)模型中，建立模型后，仔細(xì)分析模型里面的分量，找出其具體的來源，在實(shí)際的測評里還應(yīng)該詳細(xì)的記錄，這樣才能做到分量的不遺漏，不重復(fù)。不確定分量用u來表示，A類和b類測量不確定的函數(shù)表達(dá)式如下：

2.2測量流程

首先做好測量前的準(zhǔn)備工作，選取了型號為HL6626的漏電流測量儀作為我們實(shí)驗(yàn)的對象，實(shí)驗(yàn)的主要目的是對其進(jìn)行校準(zhǔn)，其環(huán)境溫度為（20±3）℃，這是最適合校準(zhǔn)的溫度，其相對濕度的條件為不得gt;70%，在實(shí)驗(yàn)中有嚴(yán)格的交流電流限制必須是50Hz，我們選擇在這類試驗(yàn)中較為常用的F45的數(shù)字多用表。漏電檢測儀，就是用來檢測電器在通電的時(shí)候通過絕緣類似塑膠一樣的工具隔開一些漏出的電流，從而達(dá)到檢驗(yàn)電流安全正常運(yùn)轉(zhuǎn)的效果，它輸入阻止電流的代碼主要是為了保護(hù)身體的觸電。

然后，對于具有可調(diào)輸出電壓的隔離變壓器或由固定輸出電壓的隔離變壓器和可調(diào)輸出電壓的自藕變壓器組成的變壓器組合的被檢測試儀，首先對試驗(yàn)電壓進(jìn)行檢定。試驗(yàn)電壓必須檢定四個(gè)點(diǎn)：電壓值的最大輸出及最小輸出、110V和220V輸出電壓值。輸出電壓值必須測量兩次，且按照從小到大的順序，最終平均值，就是輸出電壓實(shí)際測量值。在調(diào)節(jié)試驗(yàn)電壓的過程中應(yīng)保持其連續(xù)平滑。在試驗(yàn)電壓為220V時(shí)用失真度測量儀直接測量，電壓失真度最低不能超過5%。我們用T1表示為可調(diào)輸出的隔離變壓器；V表示為測試儀的試驗(yàn)電壓指示儀表；試驗(yàn)電壓指示儀表的誤差，按照指示測試儀是模擬式，并根據(jù)下面的公式計(jì)算試驗(yàn)電壓誤差。

2.3模型建立

，其中r為泄露電流測量儀電壓示值誤差，VX為被測泄露電流測量儀電壓示值，VN為被測電壓實(shí)際值數(shù)量。

2.4判定不準(zhǔn)確性

依據(jù)所測電流的誤差不準(zhǔn)確性的標(biāo)準(zhǔn)主要靠變量VX，VN

首先，不準(zhǔn)確性標(biāo)準(zhǔn)的判定。變量Vb的不準(zhǔn)確性標(biāo)準(zhǔn)?產(chǎn)生的原因是在檢測漏電時(shí)的電流不連續(xù)波動，主要運(yùn)用一類方法進(jìn)行判定，用一輛漏電檢測儀，選取100伏電壓，在同等的環(huán)境下，也就是一樣的溫度類似的溫度，而選取的同一兩輛檢測儀在連續(xù)工作抽樣檢查十次，并得到一組數(shù)據(jù)98.2，98.3，98.3，98.3，98.3，98.3，98.4，98.4，98.5，98.5。

選擇兩臺同等級別、同等型號、同等規(guī)格的漏電檢測儀，并在100伏電壓的情況對每臺檢測儀隨機(jī)重復(fù)上面所述同溫同濕的的環(huán)境進(jìn)行十次單獨(dú)的檢測，且各組檢測數(shù)據(jù)按照上面所說的方法進(jìn)行計(jì)算然后就得到了本次檢測單組測試的標(biāo)準(zhǔn)誤差：S1=0.097V；S2=0.083V；S3=0.086V組合抽樣樣本的標(biāo)準(zhǔn)差：

變量VN的不準(zhǔn)確性主要取決于標(biāo)準(zhǔn)檢測儀的儀器的不準(zhǔn)確性，交流100伏電壓可以產(chǎn)生的誤差在0.2%前后正負(fù)移動10個(gè)字。因此，可以看作是在可移動區(qū)間內(nèi)服從平均狀態(tài)分布，包括因子k=，那么。

2.5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

靈感系數(shù)，數(shù)學(xué)模型

靈敏系數(shù)：

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總情況，當(dāng)不確定度來源為被測表測量重復(fù)性時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.089V，為-1，為0.089V。當(dāng)不確定度來源為直流標(biāo)準(zhǔn)器不準(zhǔn)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.173V，為-1，為0.173V。

2.6擴(kuò)展不確定度的評定

當(dāng)K值為2，擴(kuò)展不確定性：。準(zhǔn)確度等級為5，走漏電流測量儀電壓的偏差測量結(jié)果擴(kuò)展不確定度為，衡量100V時(shí)，U=0.4V（k=2），折算至不確定性為衡量100V時(shí)，U=0.4%（k=2）。

。其中：r為接地電阻測試儀電阻表的示值誤差；R為測試儀電阻示值；Rx為被測接地電阻測試儀電阻表示值；RN為標(biāo)準(zhǔn)的電阻值。在測量過程中還會涉及的公式如測試儀電阻示值的絕對誤差和相對誤差如下。"""""""""""""""""""""""（1）測試儀電阻示值的相對誤差："""""""""""""""""""""（2）"""""""""""""""""""""""""""（3）"""""""""""""""""""""""""""（4），其中r、Ix、IN、VN分別代表的是電流表的示值誤差、電流示值、電流的實(shí)際值以及電壓值（直接讀取數(shù)字多用表的數(shù)值）。在對其進(jìn)行A類評定時(shí)，也是選擇3臺接地電阻測試儀進(jìn)行，在相同溫度、濕度等環(huán)境下進(jìn)行重復(fù)性的測試。測試過程中選擇10A為測試檔，每10次測量為一組測量數(shù)據(jù)值，取3組數(shù)據(jù)，將其帶入模型公式中獲取最終的結(jié)果。根據(jù)有關(guān)s的公式可以計(jì)算得出這3組的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差為0.012、0.023、0.017，詳見表2。再根據(jù)2.1中SP的計(jì)算方式得出合成樣本標(biāo)準(zhǔn)差為0.018A。3"結(jié)語

綜上所述，測量不確定度評定方法在電學(xué)計(jì)量中的應(yīng)用具有重要意義。通過全面考慮各種影響因素、合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、注重?cái)?shù)據(jù)分析與處理以及不斷推動技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展趨勢的實(shí)現(xiàn)，我們可以不斷提高測量不確定度評定的準(zhǔn)確性和可靠性，為電學(xué)計(jì)量技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用提供有力保障?，F(xiàn)階段，靜態(tài)不確定度評定，是基于統(tǒng)計(jì)理論，采用最大方差法、最小二乘法等統(tǒng)計(jì)方法對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定。動態(tài)測量不確定度評定是基于數(shù)學(xué)模型的方式來進(jìn)行評定，通過全面各種影響因素，來保證不確定度評定的準(zhǔn)確性。在應(yīng)用這兩種方法時(shí)，需要考慮測量人員、測量儀器以及環(huán)境因素等影響，需要合理地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，需要注重?cái)?shù)據(jù)分析與處理，以助于提高測量不確定度評定的可靠性。未來，還會有智能化評定、實(shí)時(shí)化評定、標(biāo)準(zhǔn)化評定等，不斷地創(chuàng)新和完善電學(xué)計(jì)量中測量不確定度評定值，促進(jìn)電學(xué)計(jì)量技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

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