工频火花试验机电压示值误差测量结果不确定度评定

李波

摘要：本文按照国家计量技术规范JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》及JJG（苏）74-2008《火花试验机检定规程》的要求，论述工频火花试验机误差来源，分析方法及输出电压测量结果的不确定度评定。

关键词：火花试验机 不确定度评定 测量 电压

0 引言

工频火花试验机是电线电缆制造企业在生产过程中必不可少的检测设备。它是由高压发生器、试验电极、电压表、击穿报警器和必要地控制电路组成，用于检测电线电缆试品是否绝缘不良、绝缘材料有无气孔或露铜。如果试品存在以上缺陷，通过火花试验机的试验电极时就会出现电火花，击穿报警器就会发出声光报警并记录击穿次数。

1 概述

①测量依据：JJG（苏）74-2008《火花试验机检定规程》。②测量标准：火花试验机检测装置（交直流高压表），电压测量范围（0～100）kV，最大允许误差（MPE）±0.5%。③测量对象：工频火花试验机，测量范围（0～15）kV，频率50Hz，最大允许误差（MPE）±0.5%。④测量方法：依据JJG（苏）74-2008《火花试验机检定规程》连接检测线路，见下图一。将工频火花机的高压电极通过高压线连接到火花机检测装置的高压输入端，同时将火花机检测装置和高压表连接好。被测火花机的接地端与火花机的接地端相连（注意火花试验机接地可靠）。合上电源，开始检定。

2 数学模型

γ=Vx-Vn

式中：γ——火花试验机示值误差；Vx——火花试验机的电压设定值；Vn——交直流高压表示值。

3 方差和灵敏系数

u■■（γ）=c■■u■■（Vx）+c■■u■■（Vn）

灵敏系数：C1=■=1 C2=■=-1

4 输入量标准不确定度评定

4.1 测量不确定度来源主要有：①火花试验机检测装置测量不确定度u1；②火花试验机输出电压不确定度u2；

4.2 火花试验机检测装置测量不确定度u1评定

按仪器说明书的技术要求，该装置的测量误差为±0.5%，即不确定度区间为±0.5%，则半宽度a为0.5%，在区间内可认为服从均匀分布，取k=■，故标准不确定度分量u1rel为：u1rel=■=■=0.29%

估计其均匀分布自由度v1为∞。

4.3 标准不确定度u2评定。u2的不确定度，主要是被测火花试验机的输出电压重复性引入的不确定度。输出电压重复性可以通过连续测量得到，对一台工频火花机9kV检定点进行连续测量10次得到以下数据（见下表）：

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平均值：■=■■Vi=9.245k

实验标准偏差：S（x）=■=0.137kV

标准不确定度：u2=■=0.0433kV

相对标准不确定度：u2rel=■=0.48%

自由度为：v2=10-1=9

5 合成标准不确定度评定

5.1 主要标准不确定度汇总表（下表）

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5.2 合成标准不确定度计算。以上各项标准不确定度分量是互不相关的，所以相对合成标准不确定度为：

u2rel=■=■=0.60%

5.3 合成标准不确定度的有效自由度

自由度：veff=■→∞。

6 扩展不确定度的确定

取置信概率p≈95%，包含因子k=2，则工频火花机的测量结果扩展不确定度为：U95rel=k×ucrel=2×0.60%=1.2%。

7 再选择其他误差点进行不确定度评定，结果见下表

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8 校准和测量能力（CMC）

工频火花试验机电压输出测量结果的相对扩展不确定度为：Urel=1.2%，k=2

9 结束语

本文使我们了解到如何分析工频火花机的误差来源，以及怎样计算工频火花机扩展不确定度。

参考文献：

[1]万树德，夏凯荣.GBT3048.9-2007，电线电缆电性能试验方法第9部分：绝缘线芯火花试验[S].国家质量监督检验检疫总局，2008.

5.1.

[2]叶德培，赵峰，施昌彦.JJF1059.1-2012，测量不确定度评定与表示[S].国家质量监督检验检疫总局.

[3]李鑫，邢海峰.JJG（苏）74-2008，火花试验机检定规程[S].江苏省质量技术监督局.