测量不确定度在低压电器检测中的运用

刘兴贵

摘要：在衡量低压电器检测技术水平时，测量不确定度为重要指标。基于这种认识，本文对测量不确定度内涵及其评价流程展开了分析，然后对测量不确定度在低压电器检测中的运用方法进行了探讨，最后结合算例体现了方法的实践运行效果，为关注这一话题的人们提供参考。

关键词：测量不确定度;低压电器;质量检测

在电器市场上，低压电器产品鱼龙混杂，需要通过检测加强产品质量管理，推动市场有序发展。而能否保证产品检测结果科学，还要加强测量结果的不确定度评定。因此，需要加强测量不确定度在低压电器检测中的运用分析，以便使电器质量检测技术水平得到不断提升。

1 测量不确定度概述

所谓的测量不确定度，其实就是赋予被测量值分散性的非负参数的表征，能够使测量结果受测量误差影响而产生的不可信程度进行反映。在固定区域内，测量值将以一定概率分布，能够体现被测量的分散性。在实验室检测工作中，需要完成测量不确定度的评定，以便使实验室出具的检测数据结果更具准确性。而实际对测量不确定度进行评定，首先需要对不确定度的来源进行分析和识别。结合试验项目，可以完成相应测量数学模型的建立，然后进行测量值的列值统计分析，实现试验标准差的A类评定。结合相关信息资料，可以完成标准偏差估值B类评定。在此基础上，可以对A类评定结果和B类评定结果进行合成，得到标准不确定度，继而得到扩展不确定度，最终生成测量结果的不确定度报告。

2 测量不确定度在低压电器检测中的运用分析

2.1 不确定度来源

在低压电器检测中，需要对电器多项性能进行测量，具体包含电器寿命检测、电压降测定、耐压试验与绝缘电阻测量、耐电流能力测量、动作特性检测等等。为确定检测质量，需要运用国际公认不确定度评定方法进行报告度量，使检测技术水平高低得到反映。在实际运用过程中，还要先确认低压电器检测不确定度的来源。结合各项检测内容及其测量方法、程序和系统，可以得到十个不确定度来源，即被测量定义不完善、被测量重复观测值变化、环境条件测量控制不完善、被测量定义方法实现不理想、测量仪器分辨率不足、取样代表性不全、模拟仪器读数人为偏差、计量标准值不准、数据计算参量不准、测量方法程序存在假定性和近似性。实际对各检测项目进行不确定性评价，还要结合具体操作情况进行不确定度来源确认。

2.2 不确定度评定

对低压电器检测不确定度进行评定，需要结合不确定度不同来源进行区分，然后采取不同评定方法。具体来讲，A类不确定度主要针对统计计算多次的测量结果，需要结合最终结果进行实验标准差表征。假设在一个量经过n次独立试验时，在看似同等条件下，将产生相应不确定度UA，按照式（1）进行计算，式中Xi指的是第i次测量结果，为数列算数平均值。

B类不确定度需要根据信息或经验进行评估，在低压电器检测中需要采用仪器进行电器性能测定，在不确定度评估时还要对校准整数、制作说明、仪器特点等信息进行收集，作为不确定度的评定参数。按照式（2），可以对B类不确定度UB进行评定，式中a指的是区间半宽度，k指的是与被测量值在区间内概率分布的相关因数，需要结合实际情况取值。

在实际运用过程中，针对可以简化的项目，比如在低压电器检测中A类评定为主，可以对B类评定分离进行忽略，即可以简化不确定度评定过程。在实验室中进行低压电器检测，可以不给于自由度。在不确定度进行合成时，无需对相关性进行考量。实际在对低压电器进行日常检测时，由于测量不确定度能够对测量结果质量进行反映，所以得到的不确定度越小说明电器质量越好。而A类和B类不确定度评定方法并无好坏之分，可以结合实际需求进行灵活选择。在全面评定过程中，可以根据自由度确定检测结果稳定性，即自由度越大说明检测稳定性越高。

2.3 算例分析

以低压电器电寿命检测试验为例，采用直读测量法从数据采集系统获得试验结果，其测量不确定度来源主要包含测量重复性、仪器准确度、环境温度、标准值、数据处理和人员操作。假设试验输出实际电流值为Y，利用数据采集系统电流显示值为X，将存在n个输入量，得到Y=f（X1，X2，…，Xn）。针对A类不确定度进行评定，可知系统通道一个电流信号基准值为38A，重复进行20次测量，被测量最佳估计值为37.996A，可以得到不确定度UA=0.147%。针对B类不确定度进行评定，需要分别进行标准值、传感器误差、人为操作、环境温度、数据处理引入的不确定度评定。根据校准证书可知，设备测量交流瞬时电流准确度为±0.2%+0.05%，最大误差区间半宽度为0.332%，服从均匀分布，k取值，可以得到UB1=0.192%。根据厂家资料可知，传感器测量精度为±1%，a=1%，同样服从均匀分布，得到UB2=0.577%。采用数据记录仪，设备精度为±0.3%，服从均匀分布，可得UB3=0.173%。在环境温度方面，采集系统内部存在温度补偿，误差最大为±0.2%，视作服从均匀分布，得到UB4=0.115%。试验操作严格按照规范进行，可以忽略数据处理和人为操作引入的误差。对标准不确定度进行合成，由于各项不确定度分量相互独立，可以得到式（3），最终得到Uc≈0.659%。扩展因子取2，可以得到扩展不确定度为1.32%。因此在低压电器检测中运用测量不确定度，其实就是利用分散性尺度进行电器质量评估，能够使检测带有的分散特性得到体现，同时彰显检测内不包含的数值。根据不确定度，可以进行电器质量检测数据有效判断和改造，促使检测结果的结构精确度得到提高，因此能够使低压电器检测水平的提升。

3 结论

综上所述，在低压电器检测中，系统检测质量与不确定度之间存在密切关系，需要运用测量不确定度反映檢测精度。在实践操作中，还要按照不确定度评定流程确认检测不确定度的来源，然后针对不同类型不确定度采取A类或B类不确定度评定方法，最终实现标准不确定度合成。得到的评定结果越小，说明检测精确度较高，能够达到低压电器质量检测要求。

参考文献：

[1] 魏瑞娜.家用电器连接线导体电阻测量结果的不确定度评定[J].轻工标准与质量，2017（03）.

[2] 陈辉.低压电器试验中通断操作过电压的不确定度评定[J].机电技术，2017（02）.

（作者单位：山东省产品质量检验研究院）