电学计量测试常见误差因素探讨

谭波

东华计量测试研究院 江西南昌 330029

随着科技水平的提高，人们逐渐增强了对电学计量的研究，研究误差产生的原因、误差因素的分类。这需要工作者具备一定的专业知识与实践经验，保证测试数据的准确性与科学性。本文从电学计量的角度分析探讨常见误差及产生原因，并加以控制。

1 电学计量的必要性

电学计量涵盖交直流电压、电流、电阻、功率、电容、电感等参数，涉及仪器仪表众多。如今，数字化、智能化的发展，电学计量与国民经济、国防建设和人民生活有着密切关系。在全球化发展中，电学计量关联着国与国之间的交流与交往。因此，要保证电学计量测试准确性，就必须发现误差、消除误差。这不仅关乎产品质量、行业收益，还间接影响国家进出口商品质量以及进出口利润[1]。

2 误差产生原因分析

2.1 人为因素

在测试工作中，计量人员须熟练掌握测试方法，人员的素质和技能起着非常重要的作用。如果没有严格按照规程规范的要求开展工作，会产生误差。例如，使用仪器时，应该对中未对中，应调到水平、垂直或平行状态未能调好。其次，在指针式仪表读数中，视线应垂直于仪表表面及刻度线，采用“三线重合”读数。不同人员读数、视力不同，存在角度差异、读数差异，导致误差出现。第三，用力习惯不同，产生不同误差。如插销式仪器，不同的插入力或旋转力，产生不同的接触电阻，导致测量结果不同。

2.2 方法因素

测试过程存在不同的方法。测试方法不同，误差不同。首先，未采用适当的测试方法减小或消除误差。例如，未采用修正的方法减小系统误差，未采用替代法消除恒定误差，未采用对称测量法消除线性误差。其次，在非标准方法测试中，方法不同，产生的误差也不相同。第三，在重复性测试中，多次测试产生随机误差。随机误差的大小与测试次数有关[2]。

2.3 测量仪器因素

第一，仪器的准确度级别是根据检定规程和设计性能而规定的。等级不同，测量误差不同。对于指针式仪表，不是选用等级越高的仪器，测量误差越小，还要考虑量程范围。例如，用0.2级量程100V电压表和0.5级量程10V电压表，测量10V时，0.2级电压表的绝对误差大于0.5级电压表，选用0.5级量程10V电压表测量误差更小。第二，仪器仪表显示特性产生误差。仪器显示的有效位数不够容易导致误差。如需要五位有效数字，一旦使用四位半的数字电压表测量就会出现问题，存在分辨力不够的误差。仪器的刻度设置不合理、光点不够亮等都会导致误差的产生。第三，数字仪表间隔采样的影响。采样方法可能漏掉一些被测量的波动信息而产生误差。第四，灵敏度、鉴别阈的影响。灵敏度不够会引起误差。鉴别阈的大小因人不同。如电子电位差计，当同一行程方向输入量缓慢改变到0.04mV，指针产生可觉察变化，此变化量因人不同。第五，调节细度不够引起。当改变最小步进值超过灵敏度，用估读得出结果，也可能引起误差。

2.4 测量设备因素

有的测量仪器需与一个或多个辅助设备组合测量。有些辅助设备不需检定，很难发现设备出问题。例如，可调电源是电学计量常用辅助设备，一般不送检，出了问题不易发觉。其次，开关变差影响。开关是电学计量常用构件，存在动态变化的特点。开关转动后转回原位时其接触电阻会发生变化，形成开关变差，对测试结果造成影响。例如，电阻箱的开关器件，需进行开关变差测试。标准电池的准确度可达微伏，其测试线路对转换开关要求很高，为避免开关转动产生热电势，应采用微伏级低热电势开关。第三，线路各接点和导线电阻的影响。线路是通过导线及各接点如焊点、接线柱、开关等进行连接，会有一定电阻，一般测量不考虑，但在准确性要求高的测试中会产生不可忽略的误差。例如，在低阻测试中，采用“四线法”消除引线电阻影响。在高阻箱测试中，测试引线电阻消除残余电阻的影响。在有交流的测量场合还应考虑接线柱、接点、导线电感和电容的影响。

2.5 环境因素

第一，温度影响。温度对标准电阻、标准电池的准确度有很大影响。例如，标准电池电动势随温度升高而降低，恒温槽内温度及温场均匀性有严格要求。第二，湿度影响。当绝缘体受潮，绝缘电阻变小，对高阻阻值影响非常大。第三，磁场影响。未经屏蔽的电动系仪表对磁场敏感，空间中交变磁场的影响不能完全排除。第四，电场影响。在交流电路中，具备电位差的物体会产生电容电流，对其基本电流产生干扰。第五，静电力会作用于仪表指针、动圈继而产生误差。第六，电源影响，包括电压波形、频率、相位差以及稳定性等。尤其当电网频率波动大，在电压不稳的情况下会产生更大的波动。第七，外界条件偏离额定条件值，包括温湿度、压强、震动等。

3 防控误差的相关措施

3.1 落实环境条件及设施管理制度

首先，构建符合人员安全的工作环境，确保相关设施有效运行。比如，环境温湿度等条件应满足规程规范开展测试工作的要求。其次，将不相容区域进行划分，避免出现相互影响。保证工作环境推动测试工作的顺利开展。

3.2 定期对仪器检定和维护保养

定期对仪器进行检定，使仪器处于良好状态，避免使用不合格仪器。对于老化程度较高的仪器应及时更换。更换后，履行相应手续。若改变原有计量标准的准确度等级，应按新标准重新考核，保证每一项测量标准量值传递的有效性，推动测试准确性的提升。

3.3 完善相关制度，提升计量测试的规范性

首先，构建完善的规章制度。相关部门应重视每一项测试方法及仪器的正确使用，从而促进测试工作规范性的提高。其次，对人员开展专业技术培训，对人员资质考核，确保人员持证上岗，从而促进测试工作水平的提升[3]。

4 结语

总之，应重视对电学计量测试误差的分析与探讨，加强理论实践相结合的能力，降低人为、环境等因素影响，深入探究测试误差规律并总结，不断提升计量测试工作水平。