电学计量检定和测量的系统误差因素研究

卢晓峰

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。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。

关键词：电学；检定；测量；系统误差；因素

1 电学计量测量及检定的必要性

电是现代人类社会所不可缺少的发展动力，运用在生活的各个方面。其中，电测量是电应用中不可或缺的重要环节。由于许多非电量的测量都是转化为对电信号的测量，因此电测量在测量领域具有重要的基础地位。目前，测量的数字化得到更广泛的应用，以此为基础的自动化、智能化和网络化测量是重要的发展方面。并随着全球化进程发展迅速的今天，测量精度甚至影响到世界各国之间的物质交流和技术交流等。由此可见，发现和消除系统误差是很重要的工作。

系统误差又称确定性误差，指恒值不变或按一定规律变化的误差，它一般是有规律地出现，一般可在测量结果中消除掉其影响。但是，如果没有发现已经存在的系统误差，那么在计量检定和校准中就会比较危险，对检定结果危害较大。测量不准确度用系统误差来表征，根据测量数据，评定被测事物的优劣等级。计量仪器的测量精度会直接影响产品的质量乃至企业效益。而且经济全球化的进程日益加快，测量精度甚至会影响进出口产品质量和国家的进出口经济效益。

2 误差产生的原因分析

2.1测量人员因素

主要是由于测量人员的主观因素造成的。一般是由于测量人员对电学知识的掌握程度和对测量流程的熟悉理解程度不够造成的误差。由于观察者的一些不正确的测量习惯会造成的所读示数与真实值之间的误差。在测量的具体操作过程中，难以保证每一步都符合标准，必然会出现一些系统误差。此外，由于每一次的测量者不同，其生理特征不一致，如观察者的身体湿度、静电等，从而导致测量结果的不一致。

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。

2.2 测量仪器因素

生产测量仪器时，都要考虑所生产的标准器的实际应用情况，并根据不同的应用规定出不同的范围，这也使电子计量过程中有不同的准确度和精准度，在计量过程中所测量的数据也会有系统误差，但是只要标准器的精准度越高，得到的测量结果的精准度就越高。一般情况下检定证书中会标清标准器的有效期和精准度。在测量前，测量人员要根据不同测量物品的特点来选择合适的测量工具，尽量减小已经存在的系统误差。（2）仪器显示造成误差，这是说不同仪器的相关最小刻度、有效位数等所显示的精度不同，操作人员在读数时，可能会因为人为原因造成误差。（3）指示仪在读数中造成误差，在差值法测量值时，这种测量值是测量人员通过指示器显示的读数计算出来的，在读数过程中产生误差是不可避免的，最终会影响测量值。主要由于违规操作和采用非标准的方法来测量导致的误差。因此，一定要按照规定的操作程序测量并采用统一的标准测量方法以减少误差。

2.3 测量装置因素

在利用标准器进行测量和检定时，通常需要一整套配套的相关设备才能完成测量，如果这套设备中有性能不好的装置，那么很容易会造成系统误差。并且这种误差不易被检测人员发现。如果这些设备使用时间过长，那么设备的稳定性会受到影响，从而产生误差。在整套的设备使用中，是通过开关和导线来建立联系的。由于开关和导线的电阻十分微小，通常情况下是可以忽略不计的，在精准度高的测量中，开关和导线的电阻也会造成一定的误差。此外，要考虑辅助设备在交流环境下的电容、电感等。灵敏度是测量方法可不可取最重要的衡量标准之一，在条件允许的情况下，要尽可能提高装置的灵敏度，获得更为精确的结果。设测量装置的指示器可以观察到的最小变化为△Y相应的被测量的变化为△X，则△X就是可能由指示器灵敏度不够引起的测量误差。测量装置是否配套和性能是否良好都会影响到测量结果的准确性，只有具备完善的、各个设备都性能良好的配套装置，才能减小系统误差。长时间使用设备测量而不进行檢查，那么必将会影响设备的稳定性，从而产生误差，整套测量设备是由导线和开关相联系的，一般情况下我们都忽略不计导线和开关的电阻，因为导线和开关的电阻对整个电路影响非常微小，，但是在要求十分严格的高度精确的测量中，导线和开关的电阻会对测量结果造成影响，引起测量值误差。各元件稳定性因素和线性与非线性因素都会对测量结果造成影响，元件稳定性因素造成的误差是指元件的使用时间过长造成元件稳定性降低所导致的误差，线性与非线性误差是指对线性与非线性元件的处理方式不相同使测量值存在一定出入。除了上述的因素之外，还应该考虑辅助设备在交流环境下的电容等，在可能的条件下，尽量做到提高装置的灵敏度，以便获得更为准确的测量值。

2.4 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，此时其误差就不准确了。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。

结语

在电学计量的测量过程中，由于受到各方面因素的影响，不可避免的会产生误差，对此，我们要确定这些误差产生的来源，尽量减少误差，并对测量结果进行不确定度的评定，以检测测量结果的可靠性。

参考文献

[1]肖婷婷.电学计量的误差分析及不确定度理论研究[J].科技信息，2013（16）.

[2]张红，徐卫东，陈向昀，等.绝缘电阻（表）在检定和测量中的影响因素[J].上海计量测试，2013（04）.

[3]韩毅.以科学发展观为指导促进计量工作再上新台阶——全国计量工作会议工作报告[J].江苏现代计量，2008，27（03）：131-133.