120-126電子式電能表檢定裝置的示值誤差結(jié)果的不確定度評(píng)定(1)

1、.電子式電能表檢定裝置誤差測(cè)量結(jié)果不確定度的評(píng)定 陜西省富平縣技術(shù)監(jiān)督局 程新政 雷曉民 李曉晴 711700摘 要： 依據(jù)jjg597-2005交流電能表檢定規(guī)程使用0.05級(jí)三相四線電子式標(biāo)準(zhǔn)表對(duì)0.3級(jí)單相電能表在cos = 1 和cos = 0.5l負(fù)載時(shí)進(jìn)行了示值誤差測(cè)量，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了分析評(píng)定，給出了測(cè)量結(jié)果不確定度的報(bào)告。關(guān)鍵詞 標(biāo)準(zhǔn)電能表 檢定裝置 示值誤差 不確定度評(píng)定 一、測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)述 1 測(cè)量依據(jù)：jjg5972005電能表檢定規(guī)程； 2 測(cè)量環(huán)境條件：溫度202,相對(duì)濕度50%20%。 3 被測(cè)對(duì)象：規(guī)格由0.2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表型號(hào)dds438型,和0.05級(jí)互感器組成的0

2、.3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表。準(zhǔn)確度等級(jí)0.3級(jí)。 4 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：0.05級(jí)ptc-8320c三相四線電子式電能表檢定裝置。5 測(cè)量方法和測(cè)量過(guò)程：電能表檢定裝置的基本誤差用相對(duì)誤差表示，校準(zhǔn)是在規(guī)程規(guī)定的環(huán)境條件下預(yù)熱不超過(guò)30分鐘，裝置輸出一定功率給被檢表，被檢表得到的測(cè)量電能與裝置指示的電能按下式由標(biāo)準(zhǔn)表自動(dòng)計(jì)算出裝置的相對(duì)誤差i（%）： 裝置采用比較法校準(zhǔn)，原理圖如圖(一)所示 i2* u2* ii*uu*i1*（0.2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表） u1 * 0.3級(jí)電能表檢定裝置 0.05級(jí)標(biāo)準(zhǔn)電能表 圖一 用比較法校表電能表檢定檢定裝置示值誤差示意圖 i（%)=w0（%）=100%精品.6評(píng)定結(jié)果的使用：符合上述條

3、件的測(cè)量結(jié)果，一般可參照使用本不確定度評(píng)定方法。二、數(shù)學(xué)模型 i = wo式中： i 被測(cè)量裝置的相對(duì)誤差，%； wo 標(biāo)準(zhǔn)電能表測(cè)得的相對(duì)誤差，%。 三、各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定輸入量標(biāo)準(zhǔn)w0不確定度的來(lái)源主要有五個(gè)方面:1. 對(duì)被測(cè)裝置進(jìn)行重復(fù)性測(cè)量引起的不確定度u(01)，a類(lèi)評(píng)定； 2.標(biāo)準(zhǔn)表誤差引入的02不確定度u(02),b類(lèi)評(píng)定。 3.被測(cè)裝置誤差化整03引入的不確定度u(03)，b類(lèi)評(píng)定。 4.標(biāo)準(zhǔn)裝置數(shù)字顯示分辨率04的不確定度u(04)，b類(lèi)評(píng)定。 5.裝置使用說(shuō)明書(shū)上數(shù)據(jù)傳感器的最大誤差的影響05的不確定度u(05)，b類(lèi)評(píng)定。 1.01的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(01) 的評(píng)定

4、該不確定度分項(xiàng)主要是由被檢電能表的重復(fù)性引起的，通過(guò)連續(xù)測(cè)量得到測(cè)量列,采用a類(lèi)方法進(jìn)行評(píng)定。對(duì)被測(cè)裝置施加交流電壓220v、i=5a、分別在cos = 1 和cos = 0.5l感性負(fù)載條件下各連續(xù)測(cè)量10次，分別得到如表1中測(cè)量列01（%）。 表 - 被測(cè)裝置的相對(duì)誤差 次數(shù)12345678910平均值cos=1.001（%）0.0150.0130.0170.0160.0120.0130.0120.0140.0140.0130.0139cos=0.5l/01（%）-0.037-0.030-0.033-0.028-0.031-0.033-0.032-0.034-0.028-0.035-0.0

5、312 由這些誤差求得單次測(cè)量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差：精品. =1時(shí)， s= = 0.0049% =0.5l時(shí)， s = 0.0074%再選4臺(tái)同樣類(lèi)型的被測(cè)裝置，重復(fù)性條件下連續(xù)測(cè)量10次，共得到5組測(cè)量列的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差，如表二所示 表二 5組實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算結(jié)果m12345標(biāo)準(zhǔn)差s j %=10.07820.06930.07560.08140.0837=0.5l0.01290.01340.01220.01270.0120合并樣本標(biāo)準(zhǔn)差=1時(shí) sp = = 0.00456% =0.5l時(shí) sp = = 0.00716% 在實(shí)際工作中以每個(gè)點(diǎn)的3次測(cè)量平均值作為測(cè)量結(jié)果，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為： =1時(shí)， =

6、 0.00456% =0.5l時(shí)， = 0.00716 %自由度：= 5（101= 45 2. 02的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(02)評(píng)定 按jjg5972006檢定規(guī)程之規(guī)定，0.05級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表的允許誤差限（或稱(chēng)基本誤差限）為0.05%（=1）和0.07%（=0.05l），試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析表明屬正態(tài)分布，置信概率取95%，查表取 k=1.96。采用b類(lèi)方法進(jìn)行評(píng)定，因此，裝置誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，則精品.=1時(shí)， u(02) = = 0.026%=0.5l時(shí)， u(02)= = = 0.036% 估計(jì) = 10%，則自由度= = 50 3. 03 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定 u(03）測(cè)量0.3級(jí)電能表檢定裝置

7、時(shí)，按jjg5972005要求，其結(jié)果按0.02%的化整間距進(jìn)行化整，取半?yún)^(qū)間，按均勻分布考慮，取，采用b類(lèi)方法進(jìn)行評(píng)定，由此引入的不確定度 u(03) ，則 =1時(shí)，=0.5l時(shí)均為 u(03) = u(05) = = 0.0058%估計(jì)=10%，則自由度 = 50 4. 04的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定 來(lái)源于標(biāo)準(zhǔn)裝置數(shù)字顯示分辨率的不確定度，采用b類(lèi)方法進(jìn)行評(píng)定。估計(jì)為0.01%，取半?yún)^(qū)間，按均勻分布考慮，取，引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u(4) ，則 =1時(shí)，=0.5l時(shí)均為， u(4) = u(4) = = 0.0029% 估計(jì)估計(jì)=10%，則自由度 = 50 5. 05的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定 u(05

8、) 來(lái)源于標(biāo)準(zhǔn)裝置數(shù)據(jù)傳感器最大允許誤差0.02%的不確定度，采用b類(lèi)方法進(jìn)行評(píng)定，取半?yún)^(qū)間，按均勻分布考慮，引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u(05)，則精品. =1時(shí)，=0.5l時(shí)均為， u(05) = u(05) = 0.0029% 估計(jì)估計(jì)=10%，則自由度 (05) = 50 對(duì)以上的五項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不確定度進(jìn)行分析：通過(guò)對(duì)以上五項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不確定度的分析和計(jì)算可知：標(biāo)準(zhǔn)表引起的誤差最大，重復(fù)性測(cè)量次之，最后兩項(xiàng)則最小。 四 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和自由度的計(jì)算 鑒于01、02、03、04、05五項(xiàng)互不相關(guān)，故 =1時(shí)， u2 (w 0 ) = u2(01)+u2(02) + u2(03)+ u2(04) + u2(

9、05) = （0.00456%）2 +（0.026%）2 +（0.0058%）2 +（0.0029%）2 +（0.0029%）2 u (w 0 ) = 0.0273% =0.5l時(shí)， u2 (w 0 ) = u2(01)+ u2(02) + u2(03+ u2(04) + u2(05) =（0.00716 %）2 +（0.036%）2 + （0.0058%）2 + （0.0029% ）2 +（0.0029%） u (w 0 ) = 0.0374 % 有效自由度 =1時(shí)， eff = = 56 =0.5l時(shí)，精品. eff= = 55 五、擴(kuò)展不確定度的評(píng)定 1. 靈敏系數(shù) 根據(jù)本電能表檢定裝置

10、的測(cè)量原理，其在測(cè)量過(guò)程中的幾個(gè)因素都會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，為對(duì)分析測(cè)量結(jié)果不確定度直觀和方便起見(jiàn)，現(xiàn)將測(cè)量結(jié)果的數(shù)學(xué)模型（2）轉(zhuǎn)換為下式（3） = （3） 各分量的靈敏系數(shù)為表三 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表標(biāo)準(zhǔn)不確定度不確定度來(lái)源標(biāo)準(zhǔn)不確定度（%）10.5l10.5l10.5lu(01)測(cè)量重復(fù)性的不確定度0.004560.0071610.004560.0071645u(02)u(03)u(04)u(05)測(cè)量電能表誤差的不確定度基本誤差修約間距的不確定度數(shù)字顯示分辨率的不確定度裝置傳感器的不確定度0.0270.00580.00580.00290.0370.00580.00580.002911

11、-1-10.0270.00580.00580.00290.0370.00580.00580.002950505050=1 , =1 , = 1, =-1 ,=-1精品.2. 各不確定度分量匯總表 （表三） 3. 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的有效自由度 =1時(shí), 取有效自由度 eff = 56,取有效自由度eff =50 =0.5l時(shí)，eff = 55 取有效自由度eff = 50 4. 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定 =1時(shí),取置信概率=95%， =50，包含因子=2.01，則擴(kuò)展不確定度： = 0.0273%2.01 = 0.0548% =0.5l時(shí)，取置信概率=95%，eff =50，包含因子=2.01，則擴(kuò)展不確定度： =