關于電學計量檢定及測量誤差的解決措施分析

劉 瑜

（保定市計量測試所，河北保定 071000）

0 引言

無論采用何種方式，在實際測量過程中均會產生誤差，這些誤差可大可小，所以電學計量檢定和測量也不例外。在電學計量檢定和測量誤差中，誤差有一定的規律性，如果能了解與掌握具體誤差問題并有效解決，對確保電學計量檢定和測量結果精準度有重要意義，否則會增加誤差值，使檢定與測量結果的精準度下降，不利于后續工作的開展。

1 電學計量檢定與測量的重要性

在社會發展過程中，人們對電能需求在持續增長，特別是進入21 世紀后。在電學計量的運用階段，電學測量是十分關鍵的一部分，當前諸多非電量測量變成了電信號測量，使電學測量在相關領域中占據了一席之地。尤其是在新時代發展背景下，測量數字化運用范圍廣，電學計量測量開始朝著智能化與自動化趨勢發展，并且測量精度對技術與物質交流影響很大，所以應嚴格把控電學計量中的誤差。在電測量環節，系統誤差有規律可循，因而可以減小其對測量結果的影響，但如果在測量過程中并未在第一時間發現有系統誤差，就會影響計量檢定與校準精準度。此外，計量儀器測量精度也會影響產品質量與經濟效益，所以電學計量檢定與測量工作是一件很重要的事情。

2 電學計量檢定運用分析

電學計量檢定工作一般有3 個步驟，分別是選取檢測設備、檢定分析與誤差分析。

2.1 挑選檢測設備

理論上，對于不同的電氣設備需要采用針對性的檢測設備加以檢測，這也是檢定工作需要嚴格遵守的基本原則。但是在現有技術下，出現了一部分有通用性的檢測設備，就是該種設備能夠檢測多種電氣設備，所以，如果條件允許可以使用這類設備開展工作。通用性設備一般由數字多用表與BZ3 標準電阻、接口總線與HL、電流互減器與標準可調電源構成，它們僅適用于直流電流表與交流電壓表等儀器。

2.2 實際檢測分析

在實際檢定過程中，由于不相同的檢測設備運用方式有一定的差別，因而不可以等同視之，因此，本文主要以通用性設備為例，概述其檢定流程。

主要檢定流程：先把標準可調用電源參數輸入數字萬用表的標準表與被檢表，以此讀取被檢表，可以獲得真正的測量值；再將標準表參數作為參照，與被檢表數據進行比較，按照最終結果判斷檢測目標狀態。

需要注意的是，由于該檢測設備在初始時期獲得的檢測結果不便被讀取，因此必須將其和計算機相連，經過計算機軟件來闡釋，也就是采用接口總線導入數據，這樣就可以進行比較了。

2.3 誤差分析

經過以上流程可以獲得電氣設備當前的狀態，但是考慮到電學計量工作有多種影響測量誤差的因素，必須要對結果展開誤差分析。電學計量誤差通常被劃分成隨機與系統誤差兩種類型，它們之間的區別就是系統誤差表現具有恒定特點，部分誤差有系統性，相關工作人員需要按照制定規律判斷其中的誤差。而隨機誤差不具備規律性，所有參數表現均屬于隨機的，所以不能通過尋找規律的方式來判斷。對于隨機誤差，需要針對設備的狀態分析其故障特點，尋找故障產生的具體位置與原因，進而確保電學計量的精準度。

3 測量系統誤差產生原因分析

3.1 尚未準確采用儀表誤差信息

誤差特性一般用相對誤差與絕對誤差進行表征。電學計量測量儀表經常采取引用誤差表征其誤差特性，如指示式儀表上標記的精準度等級通常屬于最大引用誤差。例如，上述儀表的1.0 級代表的是最大引用誤差1%，諸多人認為采取1.0 級表測量誤差是測得值的1%；用量限250 V 的電壓表測得180 V 電壓，誤差理應小于1.8 V，實際誤差限大概可能超出1.8 V，這是由于該表允許誤差為2.5 V。

3.2 量具選取不到位

需要根據待測電量與測量目的等因素挑選測量儀器，否則就會出現很大的誤差。通常人們認為精準度較高的表測量出來的結果就更加準確，但實際上測量精準度也與儀表選擇等別的因素息息相關。例如，1.5 級、100 mA 與2.5 級、30 mA 電流表，測量8～9 mA 被測電流的過程中，使用何種儀表可從公式了解到，即最大引用誤差等于最大示值誤差/滿量程值，前面一種電流表允許誤差是1.5 mA，而后面一種電流表的誤差是0.75 mA，因此使用2.5 級的電流表測量比使用1.5 級的電流表要精準一些。

3.3 量具誤差

電學測量必須要運用標準量具，量具本身就有誤差，無法做到完全精準無誤，比如普通電測儀表誤差大多數是1.0 級到2.5級，也就是其最大引用誤差是1.0%～2.5%。如果儀器不準確或損壞則誤差會更大。值得注意的是，電測儀表準確率喪失與損壞是一種十分普遍的現象。

3.4 外部環境偏離額定條件

儀表儀器的運用是有條件與要求的，就是儀表儀器工作的額定條件。例如，動圈式溫度儀表鑒定校準過程中對環境的要求是：環境溫度保持在20 ℃±5 ℃，交流電源為220 V、50 Hz，濕度控制在40%～75%，允許偏差是1%，儀表水平放置允許偏差同樣是1%，除地磁場沒有影響儀表工作的外磁場等。在正式采用動圈式儀表的過程中，如果偏離了這些條件，誤差即會增大。如果儀表校準檢定過程中的誤差已經接近要求的誤差限，那么外部環境偏離額定條件的時候，儀表實際誤差很可能已經超出標準誤差值。

3.5 讀數導致的誤差

電學測量工作過程中存在一定的誤差，首先這是因為操作人員習慣于按照不垂直在表面的固定角度查看儀表讀數，這樣便會產生偏正誤差，也就是系統誤差問題。其次，儀器顯示出來的有效位數缺乏同樣會致使誤差問題，如果需要四位數字，采用三位半的數字電壓表必然會導致數據讀取不準確，進而造成誤差。最后，平衡指示器讀數機構缺乏完整性也能帶來誤差，如刻度線與光點暗線模糊等，尤其是靈敏度滿足要求時，該項誤差和靈敏度不足導致的誤差是相同的。

4 測量誤差的解決方案與對策

4.1 準確理解儀器誤差限信息

假設準確理解與掌握了儀器儀表誤差指標的含義，在運用測量儀表的過程中就可以準確估計可能會出現的測量誤差，進而發掘系統誤差并進行修整、消除，如準確運用儀表儀器的修正值可以大大縮減誤差等。

4.2 合理挑選測量儀表儀器

合理選取測量儀表儀器需要測量工作人員對測量儀表儀器的誤差指標有準確的理解，同時掌握準確選取量具的方式、要點，還要求相關測量工作人員很好地把握測量工作的復雜狀況，這樣就需要提升測量工作人員的技能水平。

4.3 解決量具誤差

在電學計量測定誤差中有量具誤差問題，針對此類問題必須要相關工作人員提前采用高級計量標準器檢定量具，并且實時測量出量具誤差更正值，在實際測量時將最終結果加以修正即可。對測量儀表儀器嚴格根據計量檢定規程要求的周期加以檢定校準是十分關鍵的。在實際測量過程中，要關注測量儀表儀器的實際情況，如有必要需仔細檢查其精準度，避免采用失準量具。

4.4 解決外部環境偏離額定條件的誤差

這種情況下尤其要注意實際誤差已經接近允許誤差限的儀表，應盡量避免采用該種設備。通常情況下，這種誤差和溫度的關聯性很高，可以提前明確該項誤差，如通過實驗明確儀表誤差和環境溫度之間的關系是很容易做到的。有時候也可以想辦法讓此類誤差彼此消除，如在電位差計中從補償電阻Re里面取出一些當成調定電阻Rs。

4.5 解決讀數導致的誤差

在電學計量測定工作過程中，測量誤差相關工作人員應當準確使用科學有效的方式讀取測量數據，采用數字式儀表來消除由于觀察角度差異導致的數據讀取不正確，但是仍然應注意該類儀表有效位數，合理避免由于有效位數顯示不充分而產生測量誤差。對不均勻刻度指針式儀表，需要挑選合適量程讓指針指在刻度疏松的位置，這樣可以降低誤差產生的概率。而針對平衡指示器讀數機構完整性嚴重缺乏的問題，應健全讀數結構，以靈敏度的提升來減小該誤差產生的概率，如采用帶放大器的檢流計等。

5 結束語

與其他類型的測量相比，影響電學計量檢定與測量誤差的因素是非常復雜且多見的，無論是何種影響量或影響特性本身的變化，均有可能給測量結果帶來無法忽視的影響，也是無法有效解決的事情，在多數研究中無法對此加以綜合論述。掌握測量系統誤差的多種因素，是測量人員發現與解決誤差的前提，因為誤差很難發現，也無法從儀表上指出來，所以相關測量人員理解這些誤差有關知識與消除方法是非常重要的。