电测计量标准实验室的建标

电测计量标准实验室的建标

陈冬

鄂尔多斯供电公司   内蒙古自治区鄂尔多斯市   017000

摘要：计量标准实验室是开展计量工作的基地，是实施必要的计量知识、计量校准技能培训，以及确保完成检修任务的支撑点。

关键词：电测实验室；建标；不确定度

电测计量标准实验室能完成电能表、电量变送器、数字仪表、指针仪表、绝缘电阻表、频率表的校准工作。在电测计量标准实验室建标测量过程中，根据电测实验室建标经验，论述了实验室建标需完成工作与注意事项，阐述了重复性稳定性试验和标准器不确定度评定方法，对后续电测计量标准实验室建标或增项具有重要参考指导意义。

一、电测计量

1、概念。电测计量是指通过电学方法米测量或计量电气量的一种技术，需用到的基本概念有电压、电流、电阻、电功率、电能等。其中，电压是指单位时间内从一个电路端点流出的电荷数，即电势差；电流是指单位时间内通过一个电路的电荷量：电阻是指导电线路中电流受阻的度量；电功率是指电路中单位时间内传递的能量；电能是指电路中储存的能量。

2、仪器。①电压表，是用来测量电路中电势差的一种仪器，常见电压表包括模拟式多用电压表、数字式电压表，其中，数字式电压表具有显示数字清晰、精度高、抗干扰能力强等优点，已逐渐取代了模拟式电压表。②电流表，其用来测量电路中电流强度的一种仪器，常见电流表包括电磁式、数字式电流表，其中，电磁式电流表应用广泛、价格便宜，但精度低；而数字式电流表能实现高精度、多种测量功能等。③万用表，是一种集电流表、电压表、电阻表于一体的万能仪器，能测量电路中电压、电流、电阻等。现代万用表已发展出了计算机通信、电脑接口等多种新型产品，方便操作、检测准确性高等特点，使用更得心应手。

二、电测实验室

1、基本条件要求。①各计量标准的电测实验室的环境应根据检定规程/校准规范规定，符合温湿度、电磁干扰、振动等要求。②通风和采光。实验室建造时，要根据电测实验室特点及要求，保证其自然通风换气良好，必要时配备排风设备及温湿度控制调节设备，以求达到空气新鲜；合理选择门窗位置及大小，充分利用自然光线增加室内照度，并利用日光良好的消毒作用净化电测实验室空气。③照明。实验室照明要达到国家计量实验室评估标准，照明设备的配备需保证有良好的照明，以及保证实验人员正常操作，光源一般采用节能灯具照明，并且还要按实验室专业性质及特殊要求安装专门的照明设备。

2、实验室建标流程。实验室建标流程：标准设备重复性稳定性实验→编制建标文件→评审单位对建标文件初审并提出整改建议→根据整改建议修改文件→由评审单位最终现场考核。

3、建标文件编制清单。实验室建标要编制如下文件。①计量标准考核申请表。②标准器操作程序。③计量标准履历表。④计量标准器测量重复性和稳定性考核记录。⑤建标技术报告。①～④都有相应文件模板，主要用于描述标准器基本信息与操作方法，并不难编写，可在需要时直接套用。

三、重复性稳定性试验

1、试验方法。重复性实验包括选择一个稳定的测量仪器，让同一个操作员在短时间内重复测量标准器的某个输出量，得到测量值，其结果应小于标准器合成标准不确定度的2/3。而稳定性测试包括选择一个稳定的测量仪器，每1个月重复测量标准器某一输出量，取测量值的算术平均值为一次测量结果，至少考核4个月。其结果应小于标准器合成标准不确定度。

2、选择检定点。重复性稳定性试验检定点选择较重要，若存在漏检点，将对后续不确定度的计算及建标产生重大影响。检定点选择原则为：①若某一标准器需建立多个标准，则每个建标项目需选择相应检定点试验。比如，某标准器计划建立四个标准：交流电压、交流电流、直流电压和直流电流，那么每个标准都必须选择相应校准点。②若标准器有多个量程，则只选择常用量程上的检定点试验。例如，某标准器交流电压输出量程为57.7V、100V、220V和600V，则在100V量程上只需选择检定点。③若标准器技术参数用引用误差表示，则校准点应包括量程上限及1/10量程上限。若标准器参数用相对误差表示，则校准点仅包括量程上限。

四、建标技术报告编写

1、不确定度评定。由于测量误差，很难确定测量的真实值，导致测量结果的不确定性。随着科技的发展，人们引入了不确定度。测量不确定度代表测量结果的不确定度，是衡量仪器综合性能的重要指标。标准器的扩展不确定度不应大于被测仪表最大允许误差的绝对值，上级评审单位以此限定标准器可检定表计范围。

2、评定流程。建立数学模型并分析不确定度来源→计算每个不确定度分量→计算相对合成不确定度→计算相对扩展不确定度。

3、评定方法。测量不确定度包括由随机效应及由系统效应引入的分量。不确定度评定包括两种评定方法：A、B类。其中，A类评定方法是在重复性条件下，对同一被测对象独立重复观测，得到测量值再计算。随机效应引入的分量使用A类方法评定。而B类评定方法是根据相关信息或经验判断测量值的可能值区间。系统效应引起的不确定度分量采用B类方法评定。

选择评定点原则是：若标准器参数以相对误差形式表示，则认为其量程范围内的相对不确定度相同，只评定其量程上限即可；若标准器参数以引用误差形式表示，则认为其量程范围内相对不确定度不同。需评定量程上限点，最终计算的相对不确定度应表示为一个范

4、不确定度评定实例

①建立数学模型。当使用CL3021D进行交流电压表检定时，使用标准源法，由标准器向被检表输入一指定值，记录此时待检表显示值，显示值与实际输入值间差值是待检表示值误差。

γ=y-y0

式中：γ-被检表示值误差；y-被检表示值；y0-标准装置实际输出值。

②不确定度来源。根据建立的数学模型，测量不确定度的来源包括测量数据分散性引入的不确定度u(y)、标准输出引入的不确定性度u(y0)，由于它们的不相关性，因而相对合成不确定性为：

urel2=u(y)2+u(y0)2

因而，测量不确定度来源包括：a.测量分散性引入的不确定度分量；b.由标准器输出精度引入的不确定度分量；c.由标准器输出的稳定性引入的不确定度分量；d.标准器细度调整引入的不确定度分量。

③各不确定度分量的评定。a.测量分散性引入的不确定度u1。测量分散性引入的不确定度可通过使用不确定度A类评定方法在重复条件下连续测量来获得。b.标准器引入的不确定度。标准器引入的不确定度采用B类方法评定，通常假设由数据修约、测量仪器最大允许误差或分辨率、参考数据的误差限值引起的不确定度为均匀分布。均匀分布相应置信因子。⑴由标准器输出的准确度引入的不确定度u2。根据手册中提供的技术规范，标准器输出精度为0.05%RG，根据公式输出精度引入相对不确定度为u2＝。⑵由标准器输出的稳定性引入的不确定度u3。根据手册中提供的技术规范，标准器输出稳定度为0.01%RG/1min，输出稳定度公式引入的相对不确定度为u3＝。⑶标准器细度调整引入的不确定度u4。根据手册中技术规范，标准器调整细度为0.01%RG，按公式调整细度引入的相对不确定度为u4＝。

④相对合成不确定度。按相对合成不确定度公式，标准器相对合成不确定度如下式所示。根据国际惯例，当第一个有效数字为1或2时，保留两个有效数字；当第一个有效数字为3或以上时，保留一个有效数字。

⑤相对扩展不确定度。相对扩展不确定度Urel是要测量的可能值区间的半宽度，通过将相对合成不确定度Urel乘以包含因子k获得。在通常测量中，k通常取2，所以CL3021D在100V交流电压下的相对扩展不确定度为0.06%(k=2)。

参考文献：

[1]陈勇.电感测微仪计量建标方案分析[J].装备制造技术，2017(05):291-294.