关于电学计量检定及测量误差的解决措施分析

刘 瑜

（保定市计量测试所，河北保定 071000）

0 引言

无论采用何种方式，在实际测量过程中均会产生误差，这些误差可大可小，所以电学计量检定和测量也不例外。在电学计量检定和测量误差中，误差有一定的规律性，如果能了解与掌握具体误差问题并有效解决，对确保电学计量检定和测量结果精准度有重要意义，否则会增加误差值，使检定与测量结果的精准度下降，不利于后续工作的开展。

1 电学计量检定与测量的重要性

在社会发展过程中，人们对电能需求在持续增长，特别是进入21 世纪后。在电学计量的运用阶段，电学测量是十分关键的一部分，当前诸多非电量测量变成了电信号测量，使电学测量在相关领域中占据了一席之地。尤其是在新时代发展背景下，测量数字化运用范围广，电学计量测量开始朝着智能化与自动化趋势发展，并且测量精度对技术与物质交流影响很大，所以应严格把控电学计量中的误差。在电测量环节，系统误差有规律可循，因而可以减小其对测量结果的影响，但如果在测量过程中并未在第一时间发现有系统误差，就会影响计量检定与校准精准度。此外，计量仪器测量精度也会影响产品质量与经济效益，所以电学计量检定与测量工作是一件很重要的事情。

2 电学计量检定运用分析

电学计量检定工作一般有3 个步骤，分别是选取检测设备、检定分析与误差分析。

2.1 挑选检测设备

理论上，对于不同的电气设备需要采用针对性的检测设备加以检测，这也是检定工作需要严格遵守的基本原则。但是在现有技术下，出现了一部分有通用性的检测设备，就是该种设备能够检测多种电气设备，所以，如果条件允许可以使用这类设备开展工作。通用性设备一般由数字多用表与BZ3 标准电阻、接口总线与HL、电流互减器与标准可调电源构成，它们仅适用于直流电流表与交流电压表等仪器。

2.2 实际检测分析

在实际检定过程中，由于不相同的检测设备运用方式有一定的差别，因而不可以等同视之，因此，本文主要以通用性设备为例，概述其检定流程。

主要检定流程：先把标准可调用电源参数输入数字万用表的标准表与被检表，以此读取被检表，可以获得真正的测量值；再将标准表参数作为参照，与被检表数据进行比较，按照最终结果判断检测目标状态。

需要注意的是，由于该检测设备在初始时期获得的检测结果不便被读取，因此必须将其和计算机相连，经过计算机软件来阐释，也就是采用接口总线导入数据，这样就可以进行比较了。

2.3 误差分析

经过以上流程可以获得电气设备当前的状态，但是考虑到电学计量工作有多种影响测量误差的因素，必须要对结果展开误差分析。电学计量误差通常被划分成随机与系统误差两种类型，它们之间的区别就是系统误差表现具有恒定特点，部分误差有系统性，相关工作人员需要按照制定规律判断其中的误差。而随机误差不具备规律性，所有参数表现均属于随机的，所以不能通过寻找规律的方式来判断。对于随机误差，需要针对设备的状态分析其故障特点，寻找故障产生的具体位置与原因，进而确保电学计量的精准度。

3 测量系统误差产生原因分析

3.1 尚未准确采用仪表误差信息

误差特性一般用相对误差与绝对误差进行表征。电学计量测量仪表经常采取引用误差表征其误差特性，如指示式仪表上标记的精准度等级通常属于最大引用误差。例如，上述仪表的1.0 级代表的是最大引用误差1%，诸多人认为采取1.0 级表测量误差是测得值的1%；用量限250 V 的电压表测得180 V 电压，误差理应小于1.8 V，实际误差限大概可能超出1.8 V，这是由于该表允许误差为2.5 V。

3.2 量具选取不到位

需要根据待测电量与测量目的等因素挑选测量仪器，否则就会出现很大的误差。通常人们认为精准度较高的表测量出来的结果就更加准确，但实际上测量精准度也与仪表选择等别的因素息息相关。例如，1.5 级、100 mA 与2.5 级、30 mA 电流表，测量8～9 mA 被测电流的过程中，使用何种仪表可从公式了解到，即最大引用误差等于最大示值误差/满量程值，前面一种电流表允许误差是1.5 mA，而后面一种电流表的误差是0.75 mA，因此使用2.5 级的电流表测量比使用1.5 级的电流表要精准一些。

3.3 量具误差

电学测量必须要运用标准量具，量具本身就有误差，无法做到完全精准无误，比如普通电测仪表误差大多数是1.0 级到2.5级，也就是其最大引用误差是1.0%～2.5%。如果仪器不准确或损坏则误差会更大。值得注意的是，电测仪表准确率丧失与损坏是一种十分普遍的现象。

3.4 外部环境偏离额定条件

仪表仪器的运用是有条件与要求的，就是仪表仪器工作的额定条件。例如，动圈式温度仪表鉴定校准过程中对环境的要求是：环境温度保持在20 ℃±5 ℃，交流电源为220 V、50 Hz，湿度控制在40%～75%，允许偏差是1%，仪表水平放置允许偏差同样是1%，除地磁场没有影响仪表工作的外磁场等。在正式采用动圈式仪表的过程中，如果偏离了这些条件，误差即会增大。如果仪表校准检定过程中的误差已经接近要求的误差限，那么外部环境偏离额定条件的时候，仪表实际误差很可能已经超出标准误差值。

3.5 读数导致的误差

电学测量工作过程中存在一定的误差，首先这是因为操作人员习惯于按照不垂直在表面的固定角度查看仪表读数，这样便会产生偏正误差，也就是系统误差问题。其次，仪器显示出来的有效位数缺乏同样会致使误差问题，如果需要四位数字，采用三位半的数字电压表必然会导致数据读取不准确，进而造成误差。最后，平衡指示器读数机构缺乏完整性也能带来误差，如刻度线与光点暗线模糊等，尤其是灵敏度满足要求时，该项误差和灵敏度不足导致的误差是相同的。

4 测量误差的解决方案与对策

4.1 准确理解仪器误差限信息

假设准确理解与掌握了仪器仪表误差指标的含义，在运用测量仪表的过程中就可以准确估计可能会出现的测量误差，进而发掘系统误差并进行修整、消除，如准确运用仪表仪器的修正值可以大大缩减误差等。

4.2 合理挑选测量仪表仪器

合理选取测量仪表仪器需要测量工作人员对测量仪表仪器的误差指标有准确的理解，同时掌握准确选取量具的方式、要点，还要求相关测量工作人员很好地把握测量工作的复杂状况，这样就需要提升测量工作人员的技能水平。

4.3 解决量具误差

在电学计量测定误差中有量具误差问题，针对此类问题必须要相关工作人员提前采用高级计量标准器检定量具，并且实时测量出量具误差更正值，在实际测量时将最终结果加以修正即可。对测量仪表仪器严格根据计量检定规程要求的周期加以检定校准是十分关键的。在实际测量过程中，要关注测量仪表仪器的实际情况，如有必要需仔细检查其精准度，避免采用失准量具。

4.4 解决外部环境偏离额定条件的误差

这种情况下尤其要注意实际误差已经接近允许误差限的仪表，应尽量避免采用该种设备。通常情况下，这种误差和温度的关联性很高，可以提前明确该项误差，如通过实验明确仪表误差和环境温度之间的关系是很容易做到的。有时候也可以想办法让此类误差彼此消除，如在电位差计中从补偿电阻Re里面取出一些当成调定电阻Rs。

4.5 解决读数导致的误差

在电学计量测定工作过程中，测量误差相关工作人员应当准确使用科学有效的方式读取测量数据，采用数字式仪表来消除由于观察角度差异导致的数据读取不正确，但是仍然应注意该类仪表有效位数，合理避免由于有效位数显示不充分而产生测量误差。对不均匀刻度指针式仪表，需要挑选合适量程让指针指在刻度疏松的位置，这样可以降低误差产生的概率。而针对平衡指示器读数机构完整性严重缺乏的问题，应健全读数结构，以灵敏度的提升来减小该误差产生的概率，如采用带放大器的检流计等。

5 结束语

与其他类型的测量相比，影响电学计量检定与测量误差的因素是非常复杂且多见的，无论是何种影响量或影响特性本身的变化，均有可能给测量结果带来无法忽视的影响，也是无法有效解决的事情，在多数研究中无法对此加以综合论述。掌握测量系统误差的多种因素，是测量人员发现与解决误差的前提，因为误差很难发现，也无法从仪表上指出来，所以相关测量人员理解这些误差有关知识与消除方法是非常重要的。