電學(xué)計(jì)量檢定及測(cè)量系統(tǒng)誤差因素探析

夏志強(qiáng)

摘要：電學(xué)計(jì)量測(cè)量與檢定是一個(gè)繁瑣而復(fù)雜的過(guò)程，也是計(jì)量控制和計(jì)量技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。如果存在系統(tǒng)誤差，會(huì)對(duì)其檢定結(jié)果帶來(lái)直接影響。因此，本文主要針對(duì)電學(xué)計(jì)量檢定及測(cè)量系統(tǒng)誤差因素進(jìn)行分析和探討。

關(guān)鍵詞：電學(xué)計(jì)量檢定;測(cè)量系統(tǒng);誤差因素

引言

電力不僅是現(xiàn)代化發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力，也是其他能源不可替代的資源。為了更好地保證用電效果，進(jìn)行電學(xué)計(jì)量監(jiān)測(cè)是不可避免的。隨著中國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字測(cè)量技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，并逐步向智能測(cè)量的方向發(fā)展，與此同時(shí)測(cè)量精度也成為國(guó)內(nèi)外的熱門(mén)話題。測(cè)量系統(tǒng)誤差的出現(xiàn)具有一定的規(guī)律性，可以在測(cè)量結(jié)果中找到并消除。但是，在實(shí)際電氣測(cè)量中，會(huì)出現(xiàn)一些無(wú)法檢測(cè)到的錯(cuò)誤，這會(huì)直接降低驗(yàn)證結(jié)果的準(zhǔn)確性。測(cè)量誤差關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益，因此加強(qiáng)計(jì)量精度的研究顯得尤為重要。

一、主觀因素

所有測(cè)量活動(dòng)都是人為控制的，在測(cè)量過(guò)程中存在許多影響測(cè)量結(jié)果的人為因素。例如，一些新員工不熟悉系統(tǒng)操作和測(cè)量知識(shí)，這會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。此時(shí)，相關(guān)部門(mén)需要加強(qiáng)對(duì)員工的專業(yè)培訓(xùn)，使他們能夠更好地操作儀器。在測(cè)量過(guò)程中，操作者一般都有自己的思維模式，或者通過(guò)一些個(gè)人習(xí)慣，使得觀察到的數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)有一定的區(qū)別。因此，在實(shí)際操作中，應(yīng)遵循標(biāo)準(zhǔn)步驟，觀察讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意角度。在機(jī)械切換過(guò)程中，由于操作人員的熟練程度不同，會(huì)產(chǎn)生不同的電阻，電阻箱也是如此，不同的插入力或旋轉(zhuǎn)力在使用期間產(chǎn)生不同的電阻，對(duì)測(cè)量結(jié)果有不同的影響。因此，在使用校準(zhǔn)器時(shí)，不同的操作人員有不同的習(xí)慣和校準(zhǔn)方法，會(huì)導(dǎo)致電氣測(cè)量結(jié)果不同。操作人員要在驗(yàn)證過(guò)程中避免因沒(méi)有按照驗(yàn)證要求和程序進(jìn)行操作，導(dǎo)致系統(tǒng)性錯(cuò)誤的出現(xiàn)，驗(yàn)證過(guò)程中不同的驗(yàn)證工具和校準(zhǔn)方法，這也會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。

二、客觀因素

（一）外界環(huán)境因素

在電路測(cè)量過(guò)程中，會(huì)受到許多外部環(huán)境因素的影響，包括電路環(huán)境、磁場(chǎng)環(huán)境和濕度。通常在電路和電路之間使用絕緣體以產(chǎn)生一定的電容。在通電的情況下，電容器將交流電轉(zhuǎn)換為路徑，這導(dǎo)致一定的電流泄漏，這直接影響測(cè)量?jī)x器的讀數(shù)。一旦電路之間存在交流電，就會(huì)產(chǎn)生一定的溫差熱功率，這會(huì)引起電路元件之間的溫度變化。眾所周知，會(huì)有一定的磁場(chǎng)周?chē)碾娐罚娐窙](méi)有影響，但在直流回路，為電力系統(tǒng)儀器沒(méi)有盾牌，磁場(chǎng)會(huì)對(duì)電路有一定的影響，影響測(cè)量結(jié)果，特別是當(dāng)外部磁場(chǎng)強(qiáng)在測(cè)量環(huán)境中，應(yīng)該充分考慮。交流電周?chē)拇艌?chǎng)由電路中的每個(gè)線圈產(chǎn)生，因此在測(cè)量過(guò)程中不能忽略這些元件的磁場(chǎng);由于水是導(dǎo)電的，空氣中的水分會(huì)在測(cè)量過(guò)程中引起某些測(cè)量誤差。空氣濕度和溫度的變化會(huì)引起空氣介電常數(shù)的一系列變化，并改變空氣中電容器的電容，這將對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。例如，當(dāng)測(cè)量電路周?chē)拇髿鈮毫Ω淖儠r(shí)，電路中的電容受到影響。

（二）電路因素

①輔助設(shè)備錯(cuò)誤。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備連接到輔助設(shè)備以形成標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量驗(yàn)證設(shè)備。如果輔助設(shè)備存在質(zhì)量問(wèn)題或性能不佳，操作人員很難發(fā)現(xiàn)，這將導(dǎo)致驗(yàn)證中出現(xiàn)系統(tǒng)性錯(cuò)誤。例如，可調(diào)電源是一種重要的驗(yàn)證輔助工具，具有較小的輸出電壓和電流。如果不能有效地控制輸出值，則不可避免地會(huì)出現(xiàn)測(cè)量誤差。同時(shí)，這種設(shè)備很少送檢，即使有些問(wèn)題不應(yīng)該被發(fā)現(xiàn)。②組件錯(cuò)誤。在驗(yàn)證工作中，使用的組件會(huì)對(duì)驗(yàn)證結(jié)果產(chǎn)生直接影響。因此，操作人員需要綜合考慮輔助測(cè)量工具和部件的誤差，確定并計(jì)算可能對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，以確保測(cè)量和驗(yàn)證的準(zhǔn)確性。③線路電阻。在測(cè)量和檢定過(guò)程中，測(cè)量線應(yīng)穿過(guò)照明、接線柱、各種觸點(diǎn)和電線。他們裝備了電阻。雖然這些電阻在驗(yàn)證過(guò)程中由于尺寸小而被忽略，但是當(dāng)精度要求很高時(shí)，它們?nèi)匀粚?duì)驗(yàn)證有一定的影響。④開(kāi)關(guān)變化系數(shù)。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)是驗(yàn)證工作中常用的儀器元件，其電阻值有動(dòng)態(tài)變化。在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，電阻會(huì)發(fā)生一些變化，這將對(duì)驗(yàn)證結(jié)果產(chǎn)生重大影響，進(jìn)而產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。⑤開(kāi)關(guān)、電線和線路節(jié)點(diǎn)的交流電感。如果在驗(yàn)證過(guò)程中存在通信場(chǎng)景，則操作員還應(yīng)考慮電線，節(jié)點(diǎn)和端子的電容和電感的影響。⑥細(xì)度調(diào)整引起的誤差。例如，如果操作者選擇用于測(cè)量的補(bǔ)償方法，如果沒(méi)有進(jìn)行細(xì)度調(diào)整，則當(dāng)線最終平衡時(shí)指示器將具有大的偏轉(zhuǎn)，并且不能實(shí)現(xiàn)絕對(duì)平衡。這種估計(jì)的結(jié)果也有很大的誤差。

（三）組件因素

標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備中其他設(shè)備的影響：標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備通常與其他設(shè)備結(jié)合進(jìn)行測(cè)量，一般輔助設(shè)備不送檢查。輔助設(shè)備的性能與系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生直接相關(guān)。其它部件的誤差：連接到電氣校準(zhǔn)電路的元件或輔助測(cè)量工具的誤差將直接影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。線路接觸和導(dǎo)體電阻的干擾：電測(cè)量的測(cè)量需要通過(guò)一根導(dǎo)線與每個(gè)觸點(diǎn)連接，電阻的存在也會(huì)導(dǎo)致其測(cè)量驗(yàn)證的誤差。開(kāi)關(guān)變化干擾：電氣驗(yàn)證需要涉及開(kāi)關(guān)的操作。開(kāi)關(guān)接觸電阻的變化會(huì)引起開(kāi)關(guān)的變化，直接降低校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。在補(bǔ)償法測(cè)量中，如果細(xì)度調(diào)整不夠，則指示偏差過(guò)大，不平衡，估計(jì)檢測(cè)結(jié)果。靈敏度閾值不夠：電測(cè)量電路的靈敏度問(wèn)題非常普遍。在電路測(cè)量過(guò)程中，需要在供電條件下進(jìn)行。但是，在頻率測(cè)量過(guò)程中，電路中的電網(wǎng)頻率會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生一定的影響。例如，當(dāng)電壓不穩(wěn)定時(shí)，其電路的頻率波動(dòng)也會(huì)增大，從而影響測(cè)量結(jié)果。當(dāng)直流電進(jìn)入電路時(shí)，一般會(huì)進(jìn)行濾波操作，但如果做得不好，直流中會(huì)有一定量的交流電，造成較大的誤差。在測(cè)量過(guò)程中，如果設(shè)置電壓值并且靈敏度大于測(cè)量值，則指示燈不會(huì)改變，從而導(dǎo)致較大的誤差。因此，為了提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，在測(cè)量過(guò)程中應(yīng)盡量保證電流和電壓的穩(wěn)定，并定期檢查電源，以盡量減少這些不穩(wěn)定因素對(duì)電路的影響。

三、結(jié)束語(yǔ)

電學(xué)計(jì)量檢定和測(cè)量過(guò)程中，導(dǎo)致其出現(xiàn)系統(tǒng)誤差的原因較多，甚至一些細(xì)微的因素都可能對(duì)結(jié)果帶來(lái)嚴(yán)重影響，增加檢定工作的難度。因此要重視產(chǎn)生差異的因素，及時(shí)做出調(diào)整。

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（作者單位：蚌埠市計(jì)量測(cè)試研究所）