交直流电压表量值比对结果及分析

2018-08-31朱海东沈朝晖杨君德金一鸣上海市金山区计量质量检测所

上海计量测试 2018年4期

朱海东沈朝晖杨君德金一鸣 / 上海市金山区计量质量检测所

0 引言

交直流电压表是电测领域广泛应用的仪表，在科研领域、工业各个领域普遍应用，占据相对重要的地位。为了解上海市郊区法定计量检定机构开展交直流电压表量值传递工作的技术现状及考核检定人员的技术能力，确保交直流电压表量值的准确可靠，从而更好地开展量值传递工作，根据《2017年上海市计量工作要点》和《2017年上海市计量比对计划项目表》，上海市质量技术监督局下达了2017年度上海市区级法定计量检定机构交直流电压表量值比对任务。

1 技术背景

1.1 比对依据

依据JJG 124 - 2005《电流表、电压表、功率表及电阻表》检定规程； JJF 1117-2010《计量比对》；GB/T 15483-1999《利用实验室间比对的能力验证》；JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》；JJF 1033-2016《计量标准考核规范》进行比对。

1.2 比对组织实施

上海市金山区计量质量检测所作为本次比对的主导实验室，主要负责比对实施方案的制定，组织比对的具体实施，提供稳定可靠的传递标准，确定比对时间表，解决比对中各种技术问题，汇总并分析比对结果，起草比对总结报告，并上报上海市质量技术监督局和上海市计量测试学会。上海市共有7家区级法定计量检定机构参加本次比对，参比实验室对应代码为1～7。

按照比对实施方案的要求，本次比对选择传递标准为0.5级、0～300/600 V的交直流电压表。采用人员直接递送的办法，即将传递标准由专用包装盒，由上一家参比实验室的技术人员按约定时间将传递标准直接送到下一家参比实验室进行比对实验。7家参比实验室分为两组进行比对实验，采用“花瓣式”比对路线（见图1），主导实验室在一个“花瓣”的参比实验室试验前后，对传递标准的示值进行一次测量，以验证传递标准的稳定性，以此确认这一个“花瓣”的参比实验室数据是否有效。

图1 比对路线

1.3 比对方案

参比实验室依据各自单位的具体情况，只需采用各自单位相应等级的标准装置按JJG 124-2005的要求进行检定，进行不确定度的评估，最后填写统一的比对报告，并在规定的时间内上报主导实验室。由于交直流电压表在满量程的示值误差最具有代表性，因此本次比对选取300 V和600 V，分为交流（频率为50 Hz）和直流部分，以上行程的值进行不确定度评定。

2 传递标准的稳定性、比对参考值的确定及比对结果处理

2.1 传递标准的稳定性

比对开始后，在每次闭环结束前后，主导实验室对传递标准进行了稳定性的监控测量，以确保整个比对期间传递标准交直流电压表的稳定、可靠。在比对期间传递标准的稳定性均满足要求。传递标准在比对期间的不稳定性对测量结果引入的标准不确定度uei按式（1）计算，不稳定性对测量结果引入的扩展不确定度Uei按式（2）计算。比对期间传递标准的稳定性数据及不稳定性对测量结果引入的不确定度见表1。

式中：R—— 极差；

C—— 极差系数（本次测量次数为三次，查表得极差系数为1.69）

表1 比对期间传递标准的稳定性数据及不稳定性对测量结果引入的不确定度

2.2 各参比实验室上报的比对结果

各参比实验室上报的比对结果见表2。

2.3 比对参考值的确定

采用更高等级的数字多用表8508A对传递标准进行测量所得的值和评定的扩展不确定度作为本次比对的参考值和参考值的扩展不确定度。数字多用表8508A的技术参数如下：

直流电压1 000 V量程：MPE：±（0.000 55%×示值+0.000 05%×量程）。

交流电压1 000 V量程，40 Hz～10 kHz：MPE：±（0.011 5%×示值+0.002%×量程）。

比对的参考值及其扩展不确定度见表3。

表2 各参比实验室上报的比对结果及其扩展不确定度的汇总表

表3 比对的参考值及其扩展不确定度

2.3 比对结果处理——En值判定方法

1）结果评价方法

比对结果用En值对结果进行评定

式中：ylab—— 参比实验室的测量值；

yref—— 参考值；

Ulab—— 参比实验室的测量不确定度（k= 2）；

Uref—— 参考值的测量不确定度（k= 2）；

Uei—— 传递标准在比对期间的不稳定性对测量结果的影响（k= 2）

2）比对结果一致性的判定原则

|En|≤1，为比对结果为满意，|En|＞1，为比对结果为不满意。

3 比对结果

本次量值比对工作，各实验室非常重视，做了充分准备，比对过程认真仔细，实验数据真实可靠。比对实验从2017年8月1日开始至2017年9月12日结束，7家参比实验室按比对实施方案要求完成了比对实验，并在完成各自测量工作后在规定的时间内提交了比对原始数据、比对报告和不确定度等相关资料。

各参比实验室的En值以最终上报的比对结果进行计算，详见表4。

表4 各参比实验室的En值

由|En|值判断结果可以看出，各参比实验室的测量能力及不确定度评定符合要求，比对结果满意。

4 比对结果分析

4.1 测量结果表述的规范性

在最终结果的报告中，表述应规范；实施方案要求测量结果的读数有效位数不少于5位，应修约到其末位与不确定度末位一致，测量结果以上升值电压值上报；不确定度评定时，300 V和600 V分别是交流（频率为50 Hz）和直流部分，以上行程的值进行实验标准偏差的计算，并以绝对形式上报。但有两家测量结果以上行程和下行程的平均值来表示，有1家测量结果有效位数只有4位，有1家上报的测量结果中交流300 V有误，有两家扩展不确定度以相对形式来表示，有两家扩展不确定度在交流300 V与直流600 V搞错，有1家在比对结果报告中未填写比对开始和结束日期 (经核实确认后，5家参比实验室重新递交了比对结果报告）。

4.2 测量不确定度的评定

本次测量不确定度的评定依据采用了JJF 1059.1-2012和JJG 124 - 2005检定规程相一致的评定方法。

在不确定度评定过程中，由被测交直流电压表的测量不重复引起的标准不确定度有4家以测量二次平均值进行计算；有3家标准不确定度书写错误，如u（VX）、u（VN）写成u（IX）、u（IN）或 |Ci|u（Vi）写成|Ci|u（Ii）；有两家把电压单位V写成电流单位A。有1家把标准器的准确度应为：MPE：±(0.03%读数+0.02%满度)写成了MPE：±(0.01%读数+0.02%满度)。

4.3 原始记录及检定证书规范性和完整性

检定原始记录和检定证书的内容应符合检定规程要求，检定证书还应满足国家质检总局对检定证书的要求。从提供的原始记录及检定证书看，部分参比实验室的检定人员对原始记录和检定证书规范性、完整性、一致性以及对JJG 124 - 2005检定规程理解和掌握程度不够，主要体现在以下几个方面：

1）原始记录、检定证书的规范性、完整性

（1）原始记录格式中未包含JJG 124 - 2005检定规程中的全部检定项目，有的原始记录格式和检定证书内页格式中缺少检定项目如外观检查、偏离零位；有的原始记录格式无检定地点、平均值和标度尺长度，因为仪表标度尺和仪表准确度等级要确定修约间隔。

（2）有的原始记录未填写检定证书编号、检定结论、外观检查、量程和频率等信息；有的原始记录中检定项目偏离零位仅填写“符合要求或合格”，缺少原始数据。

（3）有的检定证书上交流未注明50 Hz频率，在检定证书上有1家计量器具名称写成“电压表”。

（4）有的原始记录和检定证书中检定结论未注明0.5级合格。

2）原始记录和证书的一致性

有的原始记录和检定证书中的检定地点不一致、信息不详细，有的就写“受检单位”；有的检定证书信息大于原始记录信息，如检定证书上有标准器证书信息、实际值（格数）和有效期等而原始记录中则无。

3）对规程理解和掌握程度

（1）根据JJG 124- 2005检定规程6.3.1.3规定：凡公用一个标度尺的多量程仪表，只对其中某个量程（称全检量程）的范围内带数字的分度线进行检定，而对其余量程（称非全检量程）只检量程上限和可以判定最大误差的分度线。有的参比实验室非全检量程没有选择可以判定最大误差的分度线进行检定而选择其他。

（2）JJG 124- 2005检定规程6.3.1.5规定：对于有额定频率范围及扩展频率范围的交直流两用表，还应在额定频率范围内上限频率、扩展频率的上限分别检定量程上限和可以判定最大误差的分度线。7家参比实验室标准装置证书上有2家仅限工频频率或50 Hz，有2家没注明频率范围，有3家频率上限为70 Hz；而这次比对样品的频率范围是50～60 Hz，5家参比实验室没按规程6.3.1.5的要求选择60 Hz进行检定。