在電學的計量工作當中,或多或少的不可避免的會產生一些誤差,在現代高度發達的社會當中,特別要注重的就是測量的精度,為了提高其準確性,人們在不斷的發現問題的同時,也在不斷的改善測量技術和儀器,減少誤差的出現。
【摘要】隨著市場經濟的快速發展,檢定和校準以其特有的優點:靈活多樣的技術依據和分包方式,逐漸被人們所接受。但是在電學計量的檢定和校準的時候,導致系統產生誤差的因素諸多,并且在計算不確定度的同時也會受到諸多不必要的誤差干擾。
【關鍵詞】電學計量,誤差,測量,電力工程師論文
一、電學計量測量及檢定的必要性
在當今人類社會,電是必不可少的發展動力,運用到生活的每個方面。其中,電測量是電應用中不可缺少的重要環節。由于許多非電量的測量都是轉化為對電信號的測量,所以電測量在測量的領域中有著無與倫比的地位和作用。目前,測量的數字化越來越普遍,以此為基礎的自動化、智能化以及網絡化測量都是極其重要的發展方向,并且隨著全球化的日益發展,測量精度甚至能夠影響到世界各國之間的物質交流和技術交流。所以,在對系統誤差的發現和消除方面,顯得尤為重要。 《電子測量與儀器學報》是由中國電子學會和中國儀器儀表學會聯合主辦,中國科協主管,國內外公開發行的國家級學術刊物。 自1985年創刊以來,《電子測量與儀器學報》以嚴謹的科學態度、嚴肅的辦刊風格和嚴格的審核程序著稱,在國內外贏得良好的信譽和較高的知名度,成功地開展了高層次的學術交流活動,在國內外同行科技人員之間溝通了信息,促進了電子測量儀器學科的發展和技術的進步。
二、影響電學計量檢定和校準過程中誤差存在的因素
1.測量人員
(1)人員的誤差。由于每個人的操作手法不同、對檢定規程理解的不同以及自身電學知識的掌握程度不同都可能會形成一定的系統誤差。這些人為的誤差可以通過對測量人員培訓和勤加練習等方式來促使誤差的減少。
(2)讀數的誤差。測量過程當中,讀數應該從垂直于儀表表面的固定角度觀察指針進行讀數,如果從不同的角度來進行讀數或者因為個人習慣性的估讀方式就會造成系統的誤差。
(3)操作誤差。在檢定和校準的操作過程中,不同的操作方法也可能帶來一定的誤差,如果轉換機械式開關在轉換過程當中所使用的力度不同也會造成一定的誤差。
2.測量儀器
(1)標準量具。我們平常使用檢定和校準過程中的標準量器具如同電阻表一樣是有一定級別的,這是它的系統誤差,需要按電阻表生產設計的性能和相關的檢定規程來規定,并具有有效期,但是標準量已經超過有效期,系統誤差就要求重新確定。在測量儀器生產過程中,使用的生產標準會因為應用的不同,所規定的范圍也就不同,導致電子計量過程中的精準度以及精確度也就會不同,測量出這些數據也就會存在系統誤差。
(2)儀器儀表顯示特性。每個儀器的靈敏度以及準確度都是不同的,顯示的有效數字的位數也就不同,如果儀器顯示的有效位數不夠也會引起誤差。此外還有刻線的不清晰、光點不夠亮以及刻度的不均勻等原因,都會造成誤差。
(3)數字儀表間隔采樣。數字儀表一般都是采用間隔采樣后通過A/D轉換的方式把檢測值變成數字量,這樣的間隔采樣方式就會漏掉一些波動信息,從而有誤差產生。
3.測量方法
(1)檢定規程。在測量儀器檢定以及校準規程中是嚴謹的,必須按照嚴格的檢定規程操作,測試人員如果在檢定和校準的過程中脫離了規程,就會產生誤差,但是這種誤差是在操作過程中可以避免的。
(2)非標方法。在實驗室中必須嚴格按照規則來進行儀器的檢定和校準,但是在一些企業中會用到非標方法,由于校準方法的不一致,所以就會導致結果有差異性,誤差也就隨即產生了。
4.測量環境
在檢定和校準過程中存在一個比較大的外部因素就是測量的環境。很多外部環境的變化都會導致結果有誤差,包括空間外磁場和電路元件間產生的磁場、電場、靜電等外部環境條件、濕度、壓強以及振動都會造成元件參數的變化,進而使得結果存在誤差。
5.電路元件
(1)電路元件的穩定性。電路元件會隨著時間的推移而變得老化,所以它的數值也是會隨著時間的變化而產生變化,而且這種變化是人們不容易察覺的,更需要我們去嚴謹的對待,要嚴格的按照電路元件的使用期進行更換,這樣才能夠有效的避免電路元件對檢定結果造成的誤差。
(2)元件的線性與非線性。根據元件的線性與非線性的選擇不同處理辦法,電流和電壓的不同也會導致非線性元件測量結果的差異,比如說燈泡的電阻等。
三、電學計量誤差的探索
1.不確定度評定
系統誤差一般都是存在規律的,所以可以通過再測量結果中消除影響。但是如果我們并沒有及時的發現已經存在的誤差,就會對計量檢定造成不好的影響。在這種情況下,就引用了不確定度評定理論。通過了實際測量得到測量數據以后,需要對測量的數據進行處理,比如數據的計算、分析、整理、繪制圖表以及表格等,從而得到結果。然后還需要對測量結果的不確定性做出一個評定,不確定度越大,測量結果的質量往往就會越差,使用的價值就越低;相反,不確定度越小,其測量值就會質量越好,使用的價值也就越高。
2.不確定度的標準
隨著全球化的日益發展,迫切的需求各國對進行的測量以及所得到的測量結果有一個統一的評定標準,以避免由于標準差異而造成的不必要的損失。1986年,由國際標準化組織、國際電工委員會、國際計量委員會以及國際法制計量組織組成了一個國際不確定度工作組,并且制定了用于計量、標準、質量、科研等多方面不確定度標準指南。經過了工作組的反復驗證和修改,1993年制定出了《測量不確定度表示指南》(GUM),指南得到了國際上大多組織,比如國際理論與應用化學聯合會、國際理論與應用物理聯合會等批準,由國際標準化組織出版。目前GUM已經在全世界執行推動了不確定度達到了最新的水準,是現代不確定度方法與應用的依據。
電學計量檢定和校準的過程中存在誤差是不可避免的,本文就是通過分析測量不確定評定來了解影響測量產生誤差的因素,進而盡可能的避免這些因素,使得我們在日常生活中檢定和校準能夠得到無限接近“真實值”。在這過程中也是對校準實驗室的一個考驗,需要檢定人員用認真、嚴謹的態度去對待每一次電學計量工作。
參考文獻:
[1]劉智敏.不確定度評定的一種方法-最大方差法[J].宇航計測技術,1998(01):24-35.
[2]張海濱,王中宇,劉智敏.測量不確定度評定的驗證研究[J].計量學報,2007(03):193-198.
[3]馬建龍.測量不確定度評定方法在電學計量中的應用研究[J].電子世界,2012(08):43-46.
相關論文