電工儀表測(cè)量誤差的實(shí)驗(yàn)研究

楊祿

【摘 要】伴隨我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，人們物質(zhì)生活普及，提高了生活水平。在人們現(xiàn)代化的生活與工作中，不能脫離對(duì)電能的使用，因此提升了對(duì)電設(shè)備的測(cè)量要求及標(biāo)準(zhǔn)。基于多年工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)產(chǎn)生測(cè)量誤差的原因進(jìn)行了分析，為更加精確測(cè)量質(zhì)量，對(duì)測(cè)量、及消除電工儀表設(shè)備誤差方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要的探討。

【關(guān)鍵詞】電工儀表；對(duì)策；消除誤差；測(cè)量誤差

電在現(xiàn)代人們的生活與工作中占據(jù)了主要的位置，離開(kāi)電、通信、交通、照明、取暖等一系列與電相關(guān)的應(yīng)用，工作與生活都會(huì)癱瘓，給人們帶來(lái)了極大不便。對(duì)此，為了讓人們更有效掌控電能，電工儀表作為人的監(jiān)控、了解的主要手段、防止產(chǎn)生故障，所以正確使用與維護(hù)電工儀表的方法極其重要。電工儀表的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，如電器產(chǎn)品的檢測(cè)、用電設(shè)備的調(diào)試與安裝等等。但是，在實(shí)際測(cè)量的過(guò)程中，人們即使將電工儀表正確使用方法得以掌握，其結(jié)果也并非十分精確，測(cè)量結(jié)果誤差難免，這也是一些因素所致。

一、電工儀表的應(yīng)用

熟悉運(yùn)行過(guò)程電工儀表專(zhuān)業(yè)名詞是對(duì)電工儀表了解之前的工作之一，與一般摸得著、看得見(jiàn)的物質(zhì)不同，在使用、傳輸、變配、產(chǎn)生的過(guò)程中，必須要測(cè)量電能負(fù)載情況與質(zhì)量，并分析各種電工儀表的測(cè)量結(jié)果，才能夠確保線(xiàn)路、用電設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的運(yùn)行。能夠?qū)崿F(xiàn)電路參數(shù)、磁量、電量等測(cè)量的技術(shù)設(shè)備的總稱(chēng)為電工儀表。電工在電工儀表運(yùn)行的過(guò)程中可以獲得電路參數(shù)、磁量、電量等相關(guān)數(shù)據(jù)。比較測(cè)量法、間接測(cè)量法、直接測(cè)量法是電工測(cè)量的方法。比較測(cè)量法雖然操作繁瑣、且價(jià)格高、設(shè)備復(fù)雜，但是具有準(zhǔn)確度高的有點(diǎn)，在測(cè)量過(guò)程中需要使用度量器，被測(cè)量數(shù)值需要通過(guò)對(duì)比數(shù)值來(lái)確定；間接測(cè)量法是先將被測(cè)量相關(guān)電量測(cè)出，之后被測(cè)量數(shù)值可通過(guò)計(jì)算求得，這種方法較適用于如對(duì)工作狀態(tài)下元器件的電阻值進(jìn)行測(cè)量等對(duì)準(zhǔn)確度要求不高的特殊情況，該方法最適合測(cè)量非線(xiàn)性元件電阻，通過(guò)一定的函數(shù)關(guān)系式獲得需要數(shù)值；直接測(cè)量法就是電壓表測(cè)量電壓的方法，帶有特定刻度的電工儀表則是直接測(cè)量的測(cè)量工具，在對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)量值與被測(cè)量值后，獲得所需要的數(shù)據(jù)，該方法雖然準(zhǔn)確度不高，但是讀數(shù)迅速且方法簡(jiǎn)便。

二、儀表分類(lèi)

1、按照用途、結(jié)構(gòu)劃分

按照儀表用途、結(jié)構(gòu)可將其分為：智能儀表、數(shù)字儀表、比較儀表、指示儀表四類(lèi)。智能儀表可以實(shí)現(xiàn)分析運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、自診斷故障、自動(dòng)校正、記憶、程控等功能，其利用了微處理器的計(jì)算和控制功能。數(shù)字儀表以數(shù)碼的形式，采用數(shù)字測(cè)量技術(shù)，將被測(cè)量的大小直接顯示出來(lái)。比較儀表在測(cè)量過(guò)程中，對(duì)比某一特定標(biāo)準(zhǔn)量和被測(cè)量后，通過(guò)對(duì)結(jié)果的對(duì)比來(lái)對(duì)待測(cè)值大小進(jìn)行確定。指示儀表從一定程度上降低了讀書(shū)所產(chǎn)生的誤差，可從儀表指示的讀數(shù)上直接確定被測(cè)值的大小。感應(yīng)系儀表、電動(dòng)系儀表、電磁系儀表、磁電系儀表等是按照指示儀表的工作原理劃分的。

2、儀表誤差類(lèi)別

差值的存在不論電工儀表的質(zhì)量，也不論電工儀表的種類(lèi)，差值也稱(chēng)之為誤差。基本誤差和附加誤差是儀表誤差的兩類(lèi)?；菊`差就是在工作條件正常時(shí)，儀表因制造工藝、自身結(jié)構(gòu)等方面缺乏完善所致。附加誤差屬于額外誤差，是與規(guī)定的工作條件發(fā)生偏離而產(chǎn)生的。

3、儀表測(cè)量誤差

引用誤差、相對(duì)誤差以及絕對(duì)誤差是電工儀表的測(cè)量誤差。待測(cè)量與儀表的指示值兩者的差值即為絕對(duì)誤差；真實(shí)值與絕對(duì)誤差之前的百分比則為相對(duì)誤差；而儀表量程，即最大讀書(shū)與絕對(duì)誤差比值的百分?jǐn)?shù)就是引用誤差。

三、測(cè)量誤差以及消除對(duì)策

在使用電工儀表的過(guò)程中，誤差的產(chǎn)生有兩種情況，一種是由于系統(tǒng)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)等自身造成的誤差，要減小該誤差就需要通過(guò)優(yōu)化方案；另一種是因讀數(shù)造成的誤差，這種誤差是可以避免的。下面對(duì)不同的誤差展開(kāi)具體探討。

1、疏失誤差

疏失誤差會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果顯著與正常值偏離，其將測(cè)量結(jié)果嚴(yán)重歪曲。由于操作人員疏忽與粗心造成了疏失誤差的產(chǎn)生，通常情況下，測(cè)量的結(jié)果會(huì)受到測(cè)量人員的工作心態(tài)、工作習(xí)慣、專(zhuān)業(yè)素質(zhì)、分辨能力、工作經(jīng)驗(yàn)等的影響，例如工作人員因情緒問(wèn)題造成測(cè)量誤差、操作人員使用的方法不得當(dāng)、測(cè)量總錯(cuò)誤記錄數(shù)據(jù)導(dǎo)致計(jì)算錯(cuò)誤等等。

消除疏失誤差的對(duì)策：先拋棄不用含有疏失誤差的測(cè)量結(jié)果，強(qiáng)化工作人員的專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)以及素質(zhì)教育，通過(guò)長(zhǎng)期的學(xué)習(xí)與積累，端正工作人員工作態(tài)度，提高其專(zhuān)業(yè)技能水平，才能確保測(cè)量方案更適合。為從根本杜絕疏失誤差，測(cè)試人員應(yīng)養(yǎng)成耐心和細(xì)心良好習(xí)慣，將自身的技術(shù)水平努力提高，強(qiáng)化及鞏固理論知識(shí)的學(xué)習(xí)；及時(shí)消除疏失誤差，直至測(cè)量結(jié)果與要求完全符合為止，進(jìn)行重新測(cè)量。

2、隨機(jī)誤差

在測(cè)量誤差中，還有一種隨機(jī)誤差，因其具有很強(qiáng)的不確定性，沒(méi)有一定規(guī)律可循，因此也稱(chēng)作偶然誤差。產(chǎn)生隨機(jī)誤差主要源自于不確定的外界因素，例如：操作人員微小變化、頻率、電源電壓的驟變、磁場(chǎng)的干擾、溫度與環(huán)境的突變等等。在測(cè)量個(gè)別數(shù)據(jù)時(shí)，隨機(jī)誤差具有偶然性，這種誤差特點(diǎn)包括：多次測(cè)量過(guò)程中，絕對(duì)誤差相對(duì)比較大的數(shù)據(jù)出現(xiàn)的頻率相對(duì)較小，反之，出現(xiàn)的頻率較大；在增加測(cè)量次數(shù)后，隨機(jī)誤差出現(xiàn)對(duì)稱(chēng)性；測(cè)量工作一定的環(huán)境下，某一個(gè)限定值會(huì)大于隨機(jī)誤差的絕對(duì)值。

消除隨機(jī)誤差的對(duì)策：雖然一次測(cè)量的結(jié)果沒(méi)有規(guī)律，但經(jīng)過(guò)N次測(cè)量后，可以看出偶然誤差與統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律相符。采用重復(fù)測(cè)量法來(lái)減小出現(xiàn)隨機(jī)誤差的頻率。可將重復(fù)測(cè)量的次數(shù)增加，測(cè)量值可選用平均值，這樣則可從一定程度上對(duì)測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度進(jìn)行確保，減少隨機(jī)誤差。測(cè)量次數(shù)越多測(cè)量的結(jié)果就越準(zhǔn)確，誤差越小。

3、系統(tǒng)誤差

由系統(tǒng)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)測(cè)量不嚴(yán)密等原因產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差，在相同條件下，所出現(xiàn)的系統(tǒng)誤差具有一定規(guī)律性，在對(duì)一個(gè)特定的待測(cè)值進(jìn)行重復(fù)測(cè)量時(shí)，獲得的數(shù)據(jù)規(guī)律性很強(qiáng)。在測(cè)量之前，就存在著系統(tǒng)誤差，但是測(cè)量的結(jié)果在系統(tǒng)誤差的影響下，總是向特定方向偏離。產(chǎn)生系統(tǒng)誤差原因：第一，在測(cè)量的過(guò)程中，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成誤差的有適用的測(cè)量設(shè)備，不僅如此，測(cè)量時(shí)外界環(huán)境以及測(cè)量?jī)x表自身缺乏完善性都會(huì)給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)一定誤差和影響。第二，不夠完善的測(cè)量方法導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生，將不完善的方案用于測(cè)量過(guò)程中，很大測(cè)量誤差會(huì)產(chǎn)生。從而對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)造成影響。第三，因改變了儀表工作條件導(dǎo)致的附加誤差，或者測(cè)量?jī)x表自身不完善而導(dǎo)致的誤差等。作用不可避免的誤差，系統(tǒng)誤差具有自身特點(diǎn)，如測(cè)量數(shù)據(jù)規(guī)律性極強(qiáng)。無(wú)法通過(guò)試驗(yàn)次數(shù)的增加來(lái)減小誤差，而必須采用低誤差測(cè)量設(shè)備、以及優(yōu)化測(cè)量方案等。

消除系統(tǒng)誤差對(duì)策：為減小系統(tǒng)誤差，可先對(duì)系統(tǒng)誤差的影響因素進(jìn)行了解，才能夠保障準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。第一，注意高精度的、合適的工作儀表的選用，盡量為電工儀表提供所需的環(huán)境。第二，采用如替代法、正負(fù)誤差補(bǔ)償法等合適的測(cè)量方法。替代法是被測(cè)量由已知量數(shù)值代替，保持儀表工作狀態(tài)不變。正負(fù)誤差補(bǔ)償法即兩次測(cè)量同一量，使系統(tǒng)誤差一次為負(fù)，一次為正，在對(duì)平均值進(jìn)行計(jì)算后，可將系統(tǒng)誤差消除。第三，將校正值法引入測(cè)量過(guò)程，測(cè)量數(shù)據(jù)與校正值的絕對(duì)誤差方向相反，但大小相等，主要就能夠?qū)⑾到y(tǒng)誤差減小或消除。修正值也是校正值，其為被測(cè)量的真實(shí)值，進(jìn)行測(cè)量前，若儀表的校正值已知，根據(jù)校正值與儀表的指示值可將被測(cè)量的真實(shí)值求出。第四，在操作前，相關(guān)工作人員應(yīng)將準(zhǔn)備工作做好，防止測(cè)量?jī)x器之間的干擾，檢查是否規(guī)范線(xiàn)路連接，是否正確檢查測(cè)量?jī)x器的安裝等等。在測(cè)量的過(guò)程中，為盡可能將誤差減小，確保準(zhǔn)確讀數(shù)，還需要對(duì)測(cè)量位置正確選定。

（作者單位：遼河油田建設(shè)有限公司）