电学计量检定和测量的系统误差因素研究

刘少杰

摘 要：干扰电学计量检定以及测量活动的要素非常多。文章具体的分析了常见的要素，以及其形成的原因。在作者看来任何优秀的检定工作者都要意识到存在的干扰要素，只有明确了存在的问题，才能够更好的解决问题，开展好检定活动。作者具体的分析了常见的要素等。

关键词：电学；检定；测量；系统误差；因素

干扰电学计量的测定工作开展的要素非常多，比如工作者以及使用的措施和设备等等，接下来具体的分析。

1 工作者方面的原因

此类原因有三个大的方面。一是工作者的失误。每个人本身的能力不一样，在操控的时候其偏好都不一样，对工作的熟练性也不一样，这都会导致误差。这种情况非常复杂，也很常见。还有一种就是没有读准确数字。工作人员喜欢按照不竖直于表面的一个方位来查看数字，这时候就会出现误差。还有一些别的不合理的习惯也会导致读数不正确；在具体的操控的时候也会导致误差，比如在转换开关的时候使用的力度不一样，会导致电阻不一样，进而导致误差发生。我们将上述的这些方面归为人为的误差。

2 使用的措施不正确

这种问题主要有两个表现。一是没有按照规定开展工作。如果工作者不按照规定好的步骤开展活动的话，就会导致误差，这类现象非常常见，此处不加以论述。其次是使用非标准的措施的时候也会导致问题。在测定的时候常用到非标准的措施。比如在校准设备的时候，因为措施不一样，就会导致结果不同。

3 量具方面的原因

第一，电学计量标准中的标准器如标准表就有一定级别如0.1级、0.5级等，即系统误差，这种误差非常常见，是按照产品的性能等规定的，在检定资料中往往加以论述，而且有时间限制，超过时间的话就要再次对其检定。此处要注意的是，此类设备或许会损坏，此时其误差就不準确了。第二，仪表显示导致的问题。除了上述误差之外，设备本身的性质也会导致误差。比如，设备的位数不够也容易导致失误。比如规定五位数字，一旦使用四位的设备测量的话就会出现问题。除此之外，设备的读数装置不合理也会导致问题，比如刻度不明确，光点太暗，尤其是灵敏性恰好符合规定的时候，失误会和灵敏性较低导致的问题同样严重。对于那些刻度不一样的仪器来说，当针指在那些刻度非常密集的地方时，发生读数失误的几率就相对较大。另一种读数误差来源是测量时没有使指示仪表指针接近满刻度，因为指示仪表准确度规定为a=绝对误差AX/最大读数Xmax=常数，与指针摆幅无关，也就是有绝对误差△X不变的系统误差。这样指针摆幅越小，AX在测量结果中所占比例越大，即测量的相对误差就越大。第三，不完全平衡测量中指示仪表的影响。在用差值法测量时，要依据指示仪表示值来求出被测量，指示仪表的示值误差当然会影响被测值的准确性。不过，一般来说，即使微差值的测量准确度不高，最终结果仍可以达到较高的精确度。最后，数字仪表间隔采样的影响。数字仪表是用间隔采样后通过MD转换的方法把被测值变成数字量的，它的间隔采样方法可能漏掉一些被测量的波动信息，产生误差。

4 测量装置因素

第一，其他设备导致的失误。一般来说标准其应该和其他设备组合到一起才可以开展检定活动。假如此类辅助装置的性能较差就会导致很多失误发生。比如最常见的辅助装置就是可调节电源，对于直流电源来讲，一般规定其电流中的交流成分不能太大，一旦太大就会导致失误发生。此类设备通常不被检测，当问题发生的时候也不容易被发现。

第二，其他零件导致的失误。连接到线路中零件的失误也会对最终的结果产生很大的影响。所以要认真的分析它们的失误，确保结果不受影响。

第三，线路的连接点以及电阻方面的问题。线路通常要经由导线和开关等连到一起，其都存在电阻，虽说此类电阻不是很大，不过其准确性会对最终的结果产生很大的影响。

第四，开关变差导致的失误。开关的使用几率很大，其电阻是一直在变化的，当转换以后再变回最初的方位时它的电阻会发生很小的改变，此时就会导致开关变差，如果该数值很大就会对最终的结果产生非常明显的影响。

第五，接点以及导线等的失误。对于那些存在交流的场合必须要认真的分析接点等带来的干扰。

第六，调节细度不当导致的问题。比如如果使用补偿措施开展测量活动的话，假如细度不合理，当线路快要近似平衡时，变化一个最低值就早已超过规定数，此时就无法实现平衡，因此只能使用估计的数值，就会导致失误。

5 元件因素

第一，稳定性导致的问题。众所周知，元件是一直在改变的，会老旧，也就是说它的数值会因为使用时间的长短而发生改变，此时就会对结果产生影响。我们一般感受不到这种变化。

第二，元件的线性与非线性。线性元件与非线性元件可能需要不同的处理，不同的电流和电压往往使非线性元件的测量结果差异很大，如电灯泡的电阻，铁芯线圈特性就是实例。

6 电路特性因素

第一，直角误差。在交流电路中，有功阻抗存在无功分量，称残余电抗，无功阻抗存在有功分量，称损耗电阻，在计算测量结果时不考虑它们就会引进测量误差，这叫做直角误差。这是源于交流电路阻抗三角形中电阻与电抗恰处于两直角边上，阻抗Z=R+jX，计算中只取R或只取X都会带来误差。

第二，交流电路中模和相角因素。如果在测量时由于电压灵敏度或值大于所设定电压，指示器将不会再有变化，就会产生模成者相角的误差。

7 环境因素

第一，磁场导致的问题。对于直流电路来讲，其中的仪表会很灵敏的感知磁场，不过元件彼此间的磁场干扰不是很大。假如外磁场很大的话，此时就要注意。对于交流电路来讲，元件和元件的干扰非常明显，所有的线圈都会形成磁场，在附近的导线中形成电动势，此时就会彼此干扰，当干扰较大时就生成失误了。如果线圈靠近磁性物体，它的磁就会经由后者形成涡流，导致电感发生改变，此时就形成了误差，为了避免此类现象发生就必须使用屏蔽方法。

第二，电场的影响所引起的误差。绝缘导体之间会形成电容，形成交流电的一定程度的通路。电场的影响可表现为导体间电容泄漏电流，这种电容性漏电还能使电路中元件数值发生变化，如电感线圈受电容性漏电影响时，时间常数值将发生变化。交流电路中有一定电位差的物体之间会出现电容电流，附加到基本电流中就会产生误差。在电路元件与接地物体之间，与实验者之间都会产生这种影响。

第三，静电力的影响。静电力可能对仪表的可动部分如指针、动圈等产生力的作用，直接引起指示误差。

第四，外界条件偏离额定条件值。检定规程对环境条件是有规定要求的，如果偏离了这种要求，测量或检定的误差就会变大。

第五，湿度的影响。绝缘体受潮后绝缘电阻会变小，特别是高阻器件的测量检定时更要注意。湿度还会影响空气介电常数，使空气电容器的容量改变。除了大气的温度影响，还应注意局部空气湿度的影响，一杯热开水周围水蒸汽的浓度会变大，甚至实验者呼出的气体也应加以注意。

最后，振动的影晌。振动可以使元件参数不断变化，如电容极板间隙不断变化使得容量变化，从而产生误差。

参考文献

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