室内加热器工作温度下泄漏电流测量结果的不确定度评定

段文创

（北京中轻联认证中心有限公司，北京 100833）

室内加热器是常用的家用电热器具，主要用于冬季辅助取暖，广泛应用于家庭和办公场所。产品的安全性能指标是使用者安全的基本保证。

工作温度下的泄漏电流是室内加热器产品的一个安全性检测项目，它是考核产品安全性能的重要指标之一。一般来讲器具的泄漏电流越大，越容易产生热击穿，发生电击的危险性就越高。在进行此项指标检测时，会受到一些外界因素的影响，如仪器的准确度、人员的操作水平、环境条件的差异等，从而造成被测量值受到不同程度的影响，测量结果的准确性、可靠性无法保证［1］。因此，在检测室内加热器的泄漏电流时，对测量结果进行不确定度评定是非常必要的。

1 室内加热器工作温度下泄漏电流的检测

1.1 试验仪器

本试验采用的仪器为泄漏电流测试仪MS2621F，该仪器的校准结果满足使用要求，泄漏电流示值准确度为±5%，输出电压AC 示值准确度为±5%。

1.2 试验要求

在室内加热器的特殊要求中，指明工作温度下的泄漏电流按GB 4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全 第1 部分：通用要求》进行检测［2］。依据GB 4706.1-2005 的标准要求，室内加热器应以1.15 倍的额定输入功率工作，器具在正常工作状态下工作一直延续至稳定状态建立［3］。本次检测的室内加热器为额定功率500 W 的电暖气，属于I 类驻立式电热器具，泄漏电流为不大于0.75 mA 或0.75 mA/kW，最大为5 mA。

1.3 检测方法

本次为测量电暖气的外表面的泄漏电流。先将面积为20 cm×10 cm 的金属箔覆盖在电暖气外表面，并保持与电暖气外表面相接触，然后，在电源的任一极与连接金属箔的电暖气外表面之间进行测量。将泄漏电流仪的一端测试线连接到电源的火线上，另一端测试线接到夹金属箔的鳄鱼夹上。把泄漏电流档位开关放置在10 mA 档。由于测量时需要电暖气在1.15倍的额定输入功率条件下工作，因此测量输入的电压应为：

接通电暖气开关，工作1 分钟后，再换相测量。在测量过程中，泄漏电流仪的仪表盘上显示泄漏电流值，其值会产生不同程度的变动，需要取其中的最大值为测量的泄漏电流值。两次测量泄漏电流值均不超过5 mA。

1.4 测量结果

为进行不确定度评定，需要足够的检测结果。因此利用上述泄漏电流测量方法，对电暖气表面工作温度下泄漏电流进行了十次重复性检测，测量结果如表1 所示。

表1 电暖气工作温度下的泄漏电流测量结果

2 数学模型的建立

尽管在测量过程中，泄漏电流仪显示的泄漏电流值会有变动，但我们读取的是整个测量过程中的最大值，所以可以建立泄漏电流数学模型：Ix=In。

式中:

Ix—泄漏电流实际值，mA；

In—泄漏电流测量值，mA。

3 测量不确定度的来源分析

电暖气工作温度泄漏电流的测量结果受环境温度与湿度、输入电压值及仪器校准等因素的影响。测量过程在标准规定的环境条件下进行，因此环境对泄漏电流测量结果影响很小，可以忽略不计。由于泄漏电流测试仪输入电压值存在不断波动的现象，不同的操作人员以及同一操作人员在每次测量时确定输入电压值时也存在不同，由这部分引入的不确定度包含在重复性中。

因此泄漏电流测量结果的不确定度主要来源于以下几个方面：

（1）测量重复性引入的不确定度；

（2）泄漏电流测试仪泄漏电流示值校准引入的不确定度；

（3）泄漏电流测试仪输出电压AC 示值校准引入的不确定度。

4 不确定度的评定

4.1 测量重复性引入的相对标准不确定度urel (I1)

由于泄漏电流测量结果给出的是单次测量结果，因此单次测量试验标准偏差即为测量重复性引入的不确定度［4］。按贝塞尔公式计算：

其相对标准不确定度：

4.2 泄漏电流示值校准引入的相对标准不确定度urel (I2)

本试验所用仪器校准证书给出泄漏电流示值校准结果为±5%，可以认为是示值误差的允许范围，按均匀分布区间半宽度α=5%。由此引入的泄漏电流相对标准不确定度［5］：

4.3 输出电压AC 示值校准引入的相对标准不确定度urel (I3)

本试验所用仪器校准证书给出输出电压AC 示值校准结果为±5%，其影响形式与泄漏电流示值校准相同，因此，由此引入的泄漏电流相对标准不确定度：

4.4 泄漏电流合成相对标准不确定度分量urel (I)

泄漏电流测量值为：I=0.12 mA；

泄漏电流不确定度为：u(I)=urel(I)×I=0.008 mA。

4.5 泄漏电流扩展不确定度

取包含因子k=2，置信水平为95%，其扩展不确定度为：

U=ku(I)=2×0.008=0.02 mA

5 泄漏电流测量不确定报告

室内加热器（额定功率为500 W 的电暖气）工作温度下的泄漏电流为：I=(0.12±0.02) mA，k=2。

6 测量结果不确定度各分量分析

从表2 可以看出，对泄漏电流不确定度影响最重要的因素为测量的重复性，占不确定度值合计近50%；其次是泄漏电流测试仪泄漏电流示值校准及输出电压AC 示值校准，各占不确定度合计近25%。

表2 各不确定度分量汇总表

7 结论

室内加热器的标准不确定度主要由测量的重复性提供。重复性偏差又主要来自操作人员测量时对电压设定值的准确性及仪器电压的波动性。因此，在测量泄漏电流时操作人员应认真对待电压值的设定，尽可能快速将电压调至标准规定值。

其次是泄漏电流测试仪泄漏电流示值及输出电压AC 示值校准提供的不确定度。这两部分的不确定度相对较小，也说明该仪器的校准结果满足生产及检测要求。测量过程只有在标准规定的环境条件下进行，由环境提供的不确定度才可以忽略不计。