室內(nèi)加熱器工作溫度下泄漏電流測量結(jié)果的不確定度評(píng)定

段文創(chuàng)

（北京中輕聯(lián)認(rèn)證中心有限公司，北京 100833）

室內(nèi)加熱器是常用的家用電熱器具，主要用于冬季輔助取暖，廣泛應(yīng)用于家庭和辦公場所。產(chǎn)品的安全性能指標(biāo)是使用者安全的基本保證。

工作溫度下的泄漏電流是室內(nèi)加熱器產(chǎn)品的一個(gè)安全性檢測項(xiàng)目，它是考核產(chǎn)品安全性能的重要指標(biāo)之一。一般來講器具的泄漏電流越大，越容易產(chǎn)生熱擊穿，發(fā)生電擊的危險(xiǎn)性就越高。在進(jìn)行此項(xiàng)指標(biāo)檢測時(shí)，會(huì)受到一些外界因素的影響，如儀器的準(zhǔn)確度、人員的操作水平、環(huán)境條件的差異等，從而造成被測量值受到不同程度的影響，測量結(jié)果的準(zhǔn)確性、可靠性無法保證［1］。因此，在檢測室內(nèi)加熱器的泄漏電流時(shí)，對(duì)測量結(jié)果進(jìn)行不確定度評(píng)定是非常必要的。

1 室內(nèi)加熱器工作溫度下泄漏電流的檢測

1.1 試驗(yàn)儀器

本試驗(yàn)采用的儀器為泄漏電流測試儀MS2621F，該儀器的校準(zhǔn)結(jié)果滿足使用要求，泄漏電流示值準(zhǔn)確度為±5%，輸出電壓AC 示值準(zhǔn)確度為±5%。

1.2 試驗(yàn)要求

在室內(nèi)加熱器的特殊要求中，指明工作溫度下的泄漏電流按GB 4706.1-2005《家用和類似用途電器的安全 第1 部分：通用要求》進(jìn)行檢測［2］。依據(jù)GB 4706.1-2005 的標(biāo)準(zhǔn)要求，室內(nèi)加熱器應(yīng)以1.15 倍的額定輸入功率工作，器具在正常工作狀態(tài)下工作一直延續(xù)至穩(wěn)定狀態(tài)建立［3］。本次檢測的室內(nèi)加熱器為額定功率500 W 的電暖氣，屬于I 類駐立式電熱器具，泄漏電流為不大于0.75 mA 或0.75 mA/kW，最大為5 mA。

1.3 檢測方法

本次為測量電暖氣的外表面的泄漏電流。先將面積為20 cm×10 cm 的金屬箔覆蓋在電暖氣外表面，并保持與電暖氣外表面相接觸，然后，在電源的任一極與連接金屬箔的電暖氣外表面之間進(jìn)行測量。將泄漏電流儀的一端測試線連接到電源的火線上，另一端測試線接到夾金屬箔的鱷魚夾上。把泄漏電流檔位開關(guān)放置在10 mA 檔。由于測量時(shí)需要電暖氣在1.15倍的額定輸入功率條件下工作，因此測量輸入的電壓應(yīng)為：

接通電暖氣開關(guān)，工作1 分鐘后，再換相測量。在測量過程中，泄漏電流儀的儀表盤上顯示泄漏電流值，其值會(huì)產(chǎn)生不同程度的變動(dòng)，需要取其中的最大值為測量的泄漏電流值。兩次測量泄漏電流值均不超過5 mA。

1.4 測量結(jié)果

為進(jìn)行不確定度評(píng)定，需要足夠的檢測結(jié)果。因此利用上述泄漏電流測量方法，對(duì)電暖氣表面工作溫度下泄漏電流進(jìn)行了十次重復(fù)性檢測，測量結(jié)果如表1 所示。

表1 電暖氣工作溫度下的泄漏電流測量結(jié)果

2 數(shù)學(xué)模型的建立

盡管在測量過程中，泄漏電流儀顯示的泄漏電流值會(huì)有變動(dòng)，但我們讀取的是整個(gè)測量過程中的最大值，所以可以建立泄漏電流數(shù)學(xué)模型：Ix=In。

式中:

Ix—泄漏電流實(shí)際值，mA；

In—泄漏電流測量值，mA。

3 測量不確定度的來源分析

電暖氣工作溫度泄漏電流的測量結(jié)果受環(huán)境溫度與濕度、輸入電壓值及儀器校準(zhǔn)等因素的影響。測量過程在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的環(huán)境條件下進(jìn)行，因此環(huán)境對(duì)泄漏電流測量結(jié)果影響很小，可以忽略不計(jì)。由于泄漏電流測試儀輸入電壓值存在不斷波動(dòng)的現(xiàn)象，不同的操作人員以及同一操作人員在每次測量時(shí)確定輸入電壓值時(shí)也存在不同，由這部分引入的不確定度包含在重復(fù)性中。

因此泄漏電流測量結(jié)果的不確定度主要來源于以下幾個(gè)方面：

（1）測量重復(fù)性引入的不確定度；

（2）泄漏電流測試儀泄漏電流示值校準(zhǔn)引入的不確定度；

（3）泄漏電流測試儀輸出電壓AC 示值校準(zhǔn)引入的不確定度。

4 不確定度的評(píng)定

4.1 測量重復(fù)性引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel (I1)

由于泄漏電流測量結(jié)果給出的是單次測量結(jié)果，因此單次測量試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差即為測量重復(fù)性引入的不確定度［4］。按貝塞爾公式計(jì)算：

其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

4.2 泄漏電流示值校準(zhǔn)引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel (I2)

本試驗(yàn)所用儀器校準(zhǔn)證書給出泄漏電流示值校準(zhǔn)結(jié)果為±5%，可以認(rèn)為是示值誤差的允許范圍，按均勻分布區(qū)間半寬度α=5%。由此引入的泄漏電流相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度［5］：

4.3 輸出電壓AC 示值校準(zhǔn)引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel (I3)

本試驗(yàn)所用儀器校準(zhǔn)證書給出輸出電壓AC 示值校準(zhǔn)結(jié)果為±5%，其影響形式與泄漏電流示值校準(zhǔn)相同，因此，由此引入的泄漏電流相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

4.4 泄漏電流合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量urel (I)

泄漏電流測量值為：I=0.12 mA；

泄漏電流不確定度為：u(I)=urel(I)×I=0.008 mA。

4.5 泄漏電流擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2，置信水平為95%，其擴(kuò)展不確定度為：

U=ku(I)=2×0.008=0.02 mA

5 泄漏電流測量不確定報(bào)告

室內(nèi)加熱器（額定功率為500 W 的電暖氣）工作溫度下的泄漏電流為：I=(0.12±0.02) mA，k=2。

6 測量結(jié)果不確定度各分量分析

從表2 可以看出，對(duì)泄漏電流不確定度影響最重要的因素為測量的重復(fù)性，占不確定度值合計(jì)近50%；其次是泄漏電流測試儀泄漏電流示值校準(zhǔn)及輸出電壓AC 示值校準(zhǔn)，各占不確定度合計(jì)近25%。

表2 各不確定度分量匯總表

7 結(jié)論

室內(nèi)加熱器的標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要由測量的重復(fù)性提供。重復(fù)性偏差又主要來自操作人員測量時(shí)對(duì)電壓設(shè)定值的準(zhǔn)確性及儀器電壓的波動(dòng)性。因此，在測量泄漏電流時(shí)操作人員應(yīng)認(rèn)真對(duì)待電壓值的設(shè)定，盡可能快速將電壓調(diào)至標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。

其次是泄漏電流測試儀泄漏電流示值及輸出電壓AC 示值校準(zhǔn)提供的不確定度。這兩部分的不確定度相對(duì)較小，也說明該儀器的校準(zhǔn)結(jié)果滿足生產(chǎn)及檢測要求。測量過程只有在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的環(huán)境條件下進(jìn)行，由環(huán)境提供的不確定度才可以忽略不計(jì)。