电学计量的不确定度理论与误差分析

杜海洋

摘要：在社会发展迅速、科技水平不断提升的今天，人们对测量仪器的质量提出了更高的要求。因而，测量和测量误差就成了测量工作的一个重要的方面。电力测量是测量中的一个关键环节，它不但需要高精度、高精度，还需要高质量的测试技术和测试过程。目前，电力测量已被广泛地用于测量技术和测量指标的管理。但是，由于很多因素都会导致测量结果的偏差，因此，对造成测量结果的原因进行剖析，并对如何防止测量结果的错误进行处理，仍然是各有关部门的主要工作。

关键词：电学计量;误差;分析

前言：我国是一个经济、政治、科技等各领域飞速发展的发展中国家，在经济、政治、科技等各领域得到迅速发展的同时，也存在着许多阻碍我国迅速发展的问题，需要我们克服困难，克服困难，使我国的发展变得更加科学合理。电力仪器的计量也是如此，电力仪器的计量技术正处在高速发展的阶段，而由于技术水平的进步，电力仪器的计量精度也越来越高。电子仪器测量技术在实际工作中得到了越来越多的运用，然而它所造成的测量结果也会对人类造成一定的危害。在实践中，所测得的数据并非真实，存在着一些偏差，并且会对决策人员作出准确的决策。海森伯把量子力学中的不确定性联系运用到电子仪器测量中。

1.电学计量误差分析

因为每个操作员对电子技术的了解和对校准的了解都有很大的差别，而且每个人的主观喜好都会导致一些偏差。有些操作人员并不太适应从一个与地面相垂直的方向上读取数据，从而造成一个系统错误，这个错误是最普遍的，当然，也有一些错误的，因为很罕见，所以在此就不进行讨论了。一些试验操作员的工作也很可能出现错误。比如在切换机械式开关时，如果受力的变化，将会对接触面的电阻值产生影响，从而产生错误。在检查的时候，如果不是按照检查程序来做，很容易造成错误，这就是所谓的检测方法错误。此类错误较为普遍，可以建立起一套行之有效的预防体系。在实际的测试中，因测试的条件、测试环境等原因，常常采用非常规的测试手段，而这些都是在企业中发生的。例如，在对测量仪进行标定时，因使用不同的方法，所得到的结果也会不同。

仪表的偏差，一般像标准的电子仪表都有一个等级，比如0.1级，0.5级，这就是我们所说的标准器具的体系错误。这是根据有关产品的设计和检验规范来制定的，并且会在产品的认证中给出，但也是有时限的，如果超过了这个时间，那么就需要对其进行校准。但是，因为测量的标准量有时会因为偏差或破损而导致偏差值超出规定的限度，从而造成较大的系统错误，故应对测量标准器进行例行的检验，一旦出现问题，应立即进行维修或替换。

在AC回路中，当电流的阻抗值为无功时，称为剩余电抗，而当电流的阻抗值为有功时，称为损失阻抗时，若不把这些因素计算进去，则会产生偏差，这種错误称为直流阻抗，因为直流阻抗三角形的两端是阻抗和电抗值，而阻抗Z=R+ jX，则会造成误差。当在测试时，若因电压敏感性或数值高于设置的电压而使该仪表不再发生改变，则会造成模拟或相位偏差。在直流回路中，要特别重视振幅和相位的影响。若用OB来抵消一个不知名的电压OA，则当矢量OB的末端与该电压敏感阈值（AB长度）相同时，如果继续降低AB，则没有发现该指标的改变，此时，该灵敏度就是AB的范围，测量OA的误差有模的误差，又有相角误差。

2.不确定度理论

2.1测量不确定度的概念

其实，对于测量仪器不确定的定义，它是一种不明确的表示，它的不确定性是由它所能反映出来的，也就是它所能看到的各种不同的数据。测量不确定度是一种与测定结果紧密相关的参量，它可以描述被测数据的弥散性。但此方法必须根据实测数据来判断。不确定性的程度直接影响着测试结果的有效性，并可能成为影响结果的关键因素。另外，由于不能保证其精度，也会对最大容许偏差和最大示值偏差产生一定的影响。

2.2不确定度的分析评定过程

目前，我国对不稳定的评估主要分为两种，一种是基于统计学原理的静态不确定性评估，另一种是基于新的模型和新的理论。不稳定评价的方法是：建立一个数学模式-对不确定性的源进行评估- A或 B级评估-综合不确定性-延伸的不确定性-获得不稳定的报表。

2.2.1静态不确定度评定

经过多年的实践，我国的专家们在进行了大量的实验后，采用最大方差法来评价测试的不稳定性。另外，还有学者提出了基于最小二乘法的不确定性评价公式，其计算公式是由最小二乘法得到的，它具有一定的自主性，既符合正常的分配，又具有自主性，而且通过实例证明，采用此方法可以克服 GUM在表达方面的不足。张海滨等人对不稳定评价模式进行了检验，采用埃奇沃思级数的展开式表达了实测资料的分配关系，并采用蒙特卡罗仿真方法求得了实测资料的仿真结果，并与该方法建立了相应的数学模型。通过算例，说明该算法能很好地实现电力测量的测量精度。

2.2.2动态不确定度评定

在近代的错误学说里，可以说是不确定的本质，也是它今后的发展趋势。动力学不确定性是一种与传统的基于统计学原理的分析相分离的新的研究方向。但是，由于其发展的时间比较短，该算法无法应用到所有的不确定性问题，而采用静态不确定和动态不确定的评估，可以得到更为明显的结果。

不稳定因素的分析：以一个与被测不准的相关因素为基础的数学模式。在对被测不确定性进行评估前，应在被测不确定度中添加一个校正数值，从而使被测设备的最优参数得到清晰，并排除了该偏差。

不确定性评价：各种因素都会对测量的不确定程度产生影响，其中，不确定度分值是衡量不同不确定度的标准差，可用 u来表示。

结束语

总结了电学计量不稳定评价的基本原理，指出了在电学计量中如何评价不确定性是非常必要的。电力测量的结论与测量方法和不确定度的评价有很大的联系。所以，在电学计量中，既要加强测量系统的技术精度，又要运用科学的方法和理论，减少测量中的错误，避免产生不利的因素，以达到提高电学计量工作的科学化。

参考文献

[1]刘瑜.电学计量检定测量系统误差的因素分析[J].中国设备工程，2021（03）：181-182.