電學計量檢定和測量的系統誤差因素研究

劉少杰

摘 要：干擾電學計量檢定以及測量活動的要素非常多。文章具體的分析了常見的要素，以及其形成的原因。在作者看來任何優秀的檢定工作者都要意識到存在的干擾要素，只有明確了存在的問題，才能夠更好的解決問題，開展好檢定活動。作者具體的分析了常見的要素等。

關鍵詞：電學；檢定；測量；系統誤差；因素

干擾電學計量的測定工作開展的要素非常多，比如工作者以及使用的措施和設備等等，接下來具體的分析。

1 工作者方面的原因

此類原因有三個大的方面。一是工作者的失誤。每個人本身的能力不一樣，在操控的時候其偏好都不一樣，對工作的熟練性也不一樣，這都會導致誤差。這種情況非常復雜，也很常見。還有一種就是沒有讀準確數字。工作人員喜歡按照不豎直于表面的一個方位來查看數字，這時候就會出現誤差。還有一些別的不合理的習慣也會導致讀數不正確；在具體的操控的時候也會導致誤差，比如在轉換開關的時候使用的力度不一樣，會導致電阻不一樣，進而導致誤差發生。我們將上述的這些方面歸為人為的誤差。

2 使用的措施不正確

這種問題主要有兩個表現。一是沒有按照規定開展工作。如果工作者不按照規定好的步驟開展活動的話，就會導致誤差，這類現象非常常見，此處不加以論述。其次是使用非標準的措施的時候也會導致問題。在測定的時候常用到非標準的措施。比如在校準設備的時候，因為措施不一樣，就會導致結果不同。

3 量具方面的原因

第一，電學計量標準中的標準器如標準表就有一定級別如0.1級、0.5級等，即系統誤差，這種誤差非常常見，是按照產品的性能等規定的，在檢定資料中往往加以論述，而且有時間限制，超過時間的話就要再次對其檢定。此處要注意的是，此類設備或許會損壞，此時其誤差就不準確了。第二，儀表顯示導致的問題。除了上述誤差之外，設備本身的性質也會導致誤差。比如，設備的位數不夠也容易導致失誤。比如規定五位數字，一旦使用四位的設備測量的話就會出現問題。除此之外，設備的讀數裝置不合理也會導致問題，比如刻度不明確，光點太暗，尤其是靈敏性恰好符合規定的時候，失誤會和靈敏性較低導致的問題同樣嚴重。對于那些刻度不一樣的儀器來說，當針指在那些刻度非常密集的地方時，發生讀數失誤的幾率就相對較大。另一種讀數誤差來源是測量時沒有使指示儀表指針接近滿刻度，因為指示儀表準確度規定為a=絕對誤差AX/最大讀數Xmax=常數，與指針擺幅無關，也就是有絕對誤差△X不變的系統誤差。這樣指針擺幅越小，AX在測量結果中所占比例越大，即測量的相對誤差就越大。第三，不完全平衡測量中指示儀表的影響。在用差值法測量時，要依據指示儀表示值來求出被測量，指示儀表的示值誤差當然會影響被測值的準確性。不過，一般來說，即使微差值的測量準確度不高，最終結果仍可以達到較高的精確度。最后，數字儀表間隔采樣的影響。數字儀表是用間隔采樣后通過MD轉換的方法把被測值變成數字量的，它的間隔采樣方法可能漏掉一些被測量的波動信息，產生誤差。

4 測量裝置因素

第一，其他設備導致的失誤。一般來說標準其應該和其他設備組合到一起才可以開展檢定活動。假如此類輔助裝置的性能較差就會導致很多失誤發生。比如最常見的輔助裝置就是可調節電源，對于直流電源來講，一般規定其電流中的交流成分不能太大，一旦太大就會導致失誤發生。此類設備通常不被檢測，當問題發生的時候也不容易被發現。

第二，其他零件導致的失誤。連接到線路中零件的失誤也會對最終的結果產生很大的影響。所以要認真的分析它們的失誤，確保結果不受影響。

第三，線路的連接點以及電阻方面的問題。線路通常要經由導線和開關等連到一起，其都存在電阻，雖說此類電阻不是很大，不過其準確性會對最終的結果產生很大的影響。

第四，開關變差導致的失誤。開關的使用幾率很大，其電阻是一直在變化的，當轉換以后再變回最初的方位時它的電阻會發生很小的改變，此時就會導致開關變差，如果該數值很大就會對最終的結果產生非常明顯的影響。

第五，接點以及導線等的失誤。對于那些存在交流的場合必須要認真的分析接點等帶來的干擾。

第六，調節細度不當導致的問題。比如如果使用補償措施開展測量活動的話，假如細度不合理，當線路快要近似平衡時，變化一個最低值就早已超過規定數，此時就無法實現平衡，因此只能使用估計的數值，就會導致失誤。

5 元件因素

第一，穩定性導致的問題。眾所周知，元件是一直在改變的，會老舊，也就是說它的數值會因為使用時間的長短而發生改變，此時就會對結果產生影響。我們一般感受不到這種變化。

第二，元件的線性與非線性。線性元件與非線性元件可能需要不同的處理，不同的電流和電壓往往使非線性元件的測量結果差異很大，如電燈泡的電阻，鐵芯線圈特性就是實例。

6 電路特性因素

第一，直角誤差。在交流電路中，有功阻抗存在無功分量，稱殘余電抗，無功阻抗存在有功分量，稱損耗電阻，在計算測量結果時不考慮它們就會引進測量誤差，這叫做直角誤差。這是源于交流電路阻抗三角形中電阻與電抗恰處于兩直角邊上，阻抗Z=R+jX，計算中只取R或只取X都會帶來誤差。

第二，交流電路中模和相角因素。如果在測量時由于電壓靈敏度或值大于所設定電壓，指示器將不會再有變化，就會產生模成者相角的誤差。

7 環境因素

第一，磁場導致的問題。對于直流電路來講，其中的儀表會很靈敏的感知磁場，不過元件彼此間的磁場干擾不是很大。假如外磁場很大的話，此時就要注意。對于交流電路來講，元件和元件的干擾非常明顯，所有的線圈都會形成磁場，在附近的導線中形成電動勢，此時就會彼此干擾，當干擾較大時就生成失誤了。如果線圈靠近磁性物體，它的磁就會經由后者形成渦流，導致電感發生改變，此時就形成了誤差，為了避免此類現象發生就必須使用屏蔽方法。

第二，電場的影響所引起的誤差。絕緣導體之間會形成電容，形成交流電的一定程度的通路。電場的影響可表現為導體間電容泄漏電流，這種電容性漏電還能使電路中元件數值發生變化，如電感線圈受電容性漏電影響時，時間常數值將發生變化。交流電路中有一定電位差的物體之間會出現電容電流，附加到基本電流中就會產生誤差。在電路元件與接地物體之間，與實驗者之間都會產生這種影響。

第三，靜電力的影響。靜電力可能對儀表的可動部分如指針、動圈等產生力的作用，直接引起指示誤差。

第四，外界條件偏離額定條件值。檢定規程對環境條件是有規定要求的，如果偏離了這種要求，測量或檢定的誤差就會變大。

第五，濕度的影響。絕緣體受潮后絕緣電阻會變小，特別是高阻器件的測量檢定時更要注意。濕度還會影響空氣介電常數，使空氣電容器的容量改變。除了大氣的溫度影響，還應注意局部空氣濕度的影響，一杯熱開水周圍水蒸汽的濃度會變大，甚至實驗者呼出的氣體也應加以注意。

最后，振動的影晌。振動可以使元件參數不斷變化，如電容極板間隙不斷變化使得容量變化，從而產生誤差。

參考文獻

[1]肖婷婷.電學計量的誤差分析及不確定度理論研究[J].科技信息，2013（16）.

[2]張紅，徐衛東，陳向昀，等.絕緣電阻（表）在檢定和測量中的影響因素[J].上海計量測試，2013（4）.

[3]穆志堅，等.電磁計量技術[M].北京：機械工業出版社，1988.