钳形电流表的不确定度评定

文/陈韶淼



钳形电流表的不确定度评定

文/陈韶淼

1　概述

测量不确定度是以误差理论为基础的，它表征测量值的分散程度。不确定度因素包括被测设备本身的不稳定性、标准源的不确定度、测量环境的扰动（如温度差引入的不确定度）、测量分辨力等。由于钳形电流表的量程较多，对于不同量程，其测量不确定度也不相同，需要分别评定。

1.1测量标准

多产品校准器5522A，跨导放大器52120A，线圈52120A/COIL 3KA 25。

1.2数学模型如下：

△Y=YX-YN

式中：YX——被检表的示值；

YN——被检表的实际值；

△Y——被检表示值的绝对误差。

2　测量不确定度来源

2.1被测仪器YX测量重复性引入的不确定度u（YX）

输入量YX的标准不确定度 u（YX）的来源主要是被检表的测量不重复引起，采用A类方法评定。考虑到被测仪器在重复的条件下所得到的测量数据的分散性包含了标准装置的稳定度、调节细度误差带来的的不确定度，标准装置包含的分量可以忽略不计，因而不作另外分析。对一台被检表的每一个测量点，连续独立测量10次，每次需重新调整零位，得一组测量数据。

计算实验标准偏差：

2.2标准装置仪器YN引入的不确定度分量u（YN）

标准装置仪器引入的不确定度分量用B类评定，可以查阅标准装置的技术说明书或者校准证书提供的数据得到。a1——为测量点量程的最大允许误差的半宽度k1——为包含因子

2.3被测仪器在其测量档位的分辨力引入的标准不确定度的评定

根据被检表示值有效位数，其分辨力，在区间内服从均匀分布，则其包含因子，则标准不确定度：

3　灵敏系数

根据测量模型△Y=YX-YN，各分量的灵敏系数为：

4　仪器的合成标准不确定度估算

上述各不确定度分量彼此独立且不相关，合成标准不确定度按下式得到：

5　测量结果的不确定度评定

以钳形电流表日本共立2017型为例，对其0～2A量程的交流电流1A、50Hz进行不确定度评定。

5.1u（YX）的评定

本仪器测量重复性引入的不确定度可采用A类不确定度方法评定。某次实测数据见表1。

表1　某次仪器测量重复性引入的不确定度实测表

用贝塞尔公式计算单次实验标准偏差，则标准不确定度。

5.2 u（YN）的评定

经上级传递合格，根据说明书可得标准仪器的在0～2A的准确度±（0.16%RD）A，因而其在测量点1A的半宽度区间a1=0.0016A，若其区间均匀分布，则包含因子，因此A类不确定度计算如下：

5.3被测仪器在0～2A档位的分辨力引入的标准不确定度u（YX1）的评定

根据被检表示值有效位数，其分辨力δX=0.1A，在区间内服从均匀分布，则其包含因子，则其标准不确定度计算如下：

5.4合成标准不确定度及扩展不确定度的评定

5.4.1文中上述各不确定度分量的汇总及计算，如表2所示。

表2　各不确定度分量数据表

5.4.2合成标准不确定度uc的估算

上述各不确定度分量彼此独立而且不相关，则其合成标准不确定度计算如下：

5.4.3扩展不确定度的评定

假如取包含概率为p=95%，则包含因子为k=2，因此扩展不确定度计算如下：

6　校准不确定度的验证

测量结果与不确定度应满足|ylab-yref|≤Ulab2+Uref2

式中：ylab、Ulab分别为此次所述计量标准的测量结果与不确定度；

yref、Uref分别为比对验证计量标准的测量结果与不确定度。

结果验证如表3。

表3　校准不确定度验证结果数据表

经验证，检定结果的验证符合要求。

7　结语

本次钳形电流表的测量不确定度评定选择了简单的直接比较法进行验证。通过钳型电流表重复测量标准装置的交流电流，然后对各个不确定度分量评定分析，计算得出测量不确定度。最后将测量结果与其他标准实验室得出的参考值相比较，验证得到的测量结果是在合理范围之内，验证结果说明采用上述方法对钳形电流表的不确定度评估，所得出的结论完全满足不确定度评定要求。

作者简介：陈韶淼（1986-），男，助理工程师，本科，任职于广州粤能电力科技开发有限公司，从事电气计量相关工作研究。