電學計量的不確定度理論與誤差分析

杜海洋

摘要：在社會發展迅速、科技水平不斷提升的今天，人們對測量儀器的質量提出了更高的要求。因而，測量和測量誤差就成了測量工作的一個重要的方面。電力測量是測量中的一個關鍵環節，它不但需要高精度、高精度，還需要高質量的測試技術和測試過程。目前，電力測量已被廣泛地用于測量技術和測量指標的管理。但是，由于很多因素都會導致測量結果的偏差，因此，對造成測量結果的原因進行剖析，并對如何防止測量結果的錯誤進行處理，仍然是各有關部門的主要工作。

關鍵詞：電學計量;誤差;分析

前言：我國是一個經濟、政治、科技等各領域飛速發展的發展中國家，在經濟、政治、科技等各領域得到迅速發展的同時，也存在著許多阻礙我國迅速發展的問題，需要我們克服困難，克服困難，使我國的發展變得更加科學合理。電力儀器的計量也是如此，電力儀器的計量技術正處在高速發展的階段，而由于技術水平的進步，電力儀器的計量精度也越來越高。電子儀器測量技術在實際工作中得到了越來越多的運用，然而它所造成的測量結果也會對人類造成一定的危害。在實踐中，所測得的數據并非真實，存在著一些偏差，并且會對決策人員作出準確的決策。海森伯把量子力學中的不確定性聯系運用到電子儀器測量中。

1.電學計量誤差分析

因為每個操作員對電子技術的了解和對校準的了解都有很大的差別，而且每個人的主觀喜好都會導致一些偏差。有些操作人員并不太適應從一個與地面相垂直的方向上讀取數據，從而造成一個系統錯誤，這個錯誤是最普遍的，當然，也有一些錯誤的，因為很罕見，所以在此就不進行討論了。一些試驗操作員的工作也很可能出現錯誤。比如在切換機械式開關時，如果受力的變化，將會對接觸面的電阻值產生影響，從而產生錯誤。在檢查的時候，如果不是按照檢查程序來做，很容易造成錯誤，這就是所謂的檢測方法錯誤。此類錯誤較為普遍，可以建立起一套行之有效的預防體系。在實際的測試中，因測試的條件、測試環境等原因，常常采用非常規的測試手段，而這些都是在企業中發生的。例如，在對測量儀進行標定時，因使用不同的方法，所得到的結果也會不同。

儀表的偏差，一般像標準的電子儀表都有一個等級，比如0.1級，0.5級，這就是我們所說的標準器具的體系錯誤。這是根據有關產品的設計和檢驗規范來制定的，并且會在產品的認證中給出，但也是有時限的，如果超過了這個時間，那么就需要對其進行校準。但是，因為測量的標準量有時會因為偏差或破損而導致偏差值超出規定的限度，從而造成較大的系統錯誤，故應對測量標準器進行例行的檢驗，一旦出現問題，應立即進行維修或替換。

在AC回路中，當電流的阻抗值為無功時，稱為剩余電抗，而當電流的阻抗值為有功時，稱為損失阻抗時，若不把這些因素計算進去，則會產生偏差，這種錯誤稱為直流阻抗，因為直流阻抗三角形的兩端是阻抗和電抗值，而阻抗Z=R+ jX，則會造成誤差。當在測試時，若因電壓敏感性或數值高于設置的電壓而使該儀表不再發生改變，則會造成模擬或相位偏差。在直流回路中，要特別重視振幅和相位的影響。若用OB來抵消一個不知名的電壓OA，則當矢量OB的末端與該電壓敏感閾值（AB長度）相同時，如果繼續降低AB，則沒有發現該指標的改變，此時，該靈敏度就是AB的范圍，測量OA的誤差有模的誤差，又有相角誤差。

2.不確定度理論

2.1測量不確定度的概念

其實，對于測量儀器不確定的定義，它是一種不明確的表示，它的不確定性是由它所能反映出來的，也就是它所能看到的各種不同的數據。測量不確定度是一種與測定結果緊密相關的參量，它可以描述被測數據的彌散性。但此方法必須根據實測數據來判斷。不確定性的程度直接影響著測試結果的有效性，并可能成為影響結果的關鍵因素。另外，由于不能保證其精度，也會對最大容許偏差和最大示值偏差產生一定的影響。

2.2不確定度的分析評定過程

目前，我國對不穩定的評估主要分為兩種，一種是基于統計學原理的靜態不確定性評估，另一種是基于新的模型和新的理論。不穩定評價的方法是：建立一個數學模式-對不確定性的源進行評估- A或 B級評估-綜合不確定性-延伸的不確定性-獲得不穩定的報表。

2.2.1靜態不確定度評定

經過多年的實踐，我國的專家們在進行了大量的實驗后，采用最大方差法來評價測試的不穩定性。另外，還有學者提出了基于最小二乘法的不確定性評價公式，其計算公式是由最小二乘法得到的，它具有一定的自主性，既符合正常的分配，又具有自主性，而且通過實例證明，采用此方法可以克服 GUM在表達方面的不足。張海濱等人對不穩定評價模式進行了檢驗，采用埃奇沃思級數的展開式表達了實測資料的分配關系，并采用蒙特卡羅仿真方法求得了實測資料的仿真結果，并與該方法建立了相應的數學模型。通過算例，說明該算法能很好地實現電力測量的測量精度。

2.2.2動態不確定度評定

在近代的錯誤學說里，可以說是不確定的本質，也是它今后的發展趨勢。動力學不確定性是一種與傳統的基于統計學原理的分析相分離的新的研究方向。但是，由于其發展的時間比較短，該算法無法應用到所有的不確定性問題，而采用靜態不確定和動態不確定的評估，可以得到更為明顯的結果。

不穩定因素的分析：以一個與被測不準的相關因素為基礎的數學模式。在對被測不確定性進行評估前，應在被測不確定度中添加一個校正數值，從而使被測設備的最優參數得到清晰，并排除了該偏差。

不確定性評價：各種因素都會對測量的不確定程度產生影響，其中，不確定度分值是衡量不同不確定度的標準差，可用 u來表示。

結束語

總結了電學計量不穩定評價的基本原理，指出了在電學計量中如何評價不確定性是非常必要的。電力測量的結論與測量方法和不確定度的評價有很大的聯系。所以，在電學計量中，既要加強測量系統的技術精度，又要運用科學的方法和理論，減少測量中的錯誤，避免產生不利的因素，以達到提高電學計量工作的科學化。

參考文獻

[1]劉瑜.電學計量檢定測量系統誤差的因素分析[J].中國設備工程，2021（03）：181-182.