爬電距離（電氣間隙）測(cè)試卡校準(zhǔn)方法的探討

胡靖 譚旭 郭鵬

漢中市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)檢測(cè)中心 陜西 漢中 723000

1 名詞解釋

1.1 電氣間隙clearance

兩個(gè)導(dǎo)電部件之間，或一個(gè)導(dǎo)電部件與器具的易觸及表面之間的空間最短距離，如圖1所示。

1.2 爬電距離creepage distance

兩個(gè)導(dǎo)電部件之間，或一個(gè)導(dǎo)電部件與器具的易觸及表面之間沿絕緣材料表面測(cè)量的最短路徑，如圖1所示。

圖1 爬電距離和電氣間隙示意圖

2 概述

爬電距離（電氣間隙）測(cè)試卡是具有固定寬度測(cè)量頭的專用器具，主要用于檢測(cè)電氣部件的爬電距離和電氣間隙。爬電距離（電氣間隙）測(cè)試卡一般由成組的多片組成，也可單片使用[1]。直型（T形）爬電距離（電氣間隙）測(cè)試卡的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2，曲型（L形）爬電距離（電氣間隙）測(cè)試卡的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖2 直型（T形）爬電距離（電氣間隙）測(cè)試卡結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 曲型（L形）爬電距離（電氣間隙）測(cè)試卡結(jié)構(gòu)示意圖

3 計(jì)量特性

3.1 測(cè)量頭寬度

爬電距離（電氣間隙）測(cè)試卡測(cè)量頭寬度的最大允許誤差：±0.03 mm。

3.2 測(cè)量頭寬度差

爬電距離（電氣間隙）測(cè)試卡測(cè)量頭寬度差：≤0.03mm。

注：以上計(jì)量特性要求僅供參考。

4 校準(zhǔn)條件

4.1 環(huán)境條件

實(shí)驗(yàn)室溫度：（20±8）℃。

4.2 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備

外徑千分尺：測(cè)量范圍：（0～25）mm；最大允許誤差：±4μm。

注：也可采用滿足測(cè)量不確定度要求的其他測(cè)量設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)。

5 校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法

校準(zhǔn)前應(yīng)對(duì)以下技術(shù)要求進(jìn)行檢查，在確認(rèn)沒(méi)有影響使用準(zhǔn)確度的缺陷后進(jìn)行校準(zhǔn)[2-4]。①目測(cè)或手感檢查，每片測(cè)試卡上的工作面均不應(yīng)有劃痕、毛刺、銹斑等影響使用準(zhǔn)確度的外觀缺陷。②目測(cè)檢查制造廠名（或廠標(biāo)）、規(guī)格等信息，每片測(cè)試卡上均應(yīng)標(biāo)注出標(biāo)稱值。③檢查爬電距離（電氣間隙）測(cè)試卡的各部分連接，測(cè)試卡應(yīng)有序排列并可靠連接。④逐片轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)試卡，每片測(cè)試卡繞連接件轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)靈活，不得有松動(dòng)和卡滯現(xiàn)象。

5.1 測(cè)量頭寬度

用外徑千分尺測(cè)量每片測(cè)試卡測(cè)量頭端面位置1的寬度，如圖4所示。測(cè)量時(shí)，使用外徑千分尺平行夾持測(cè)試卡的測(cè)量面，輕擺千分尺找到該測(cè)量位置的最小值[5]。測(cè)量3次，取偏差最大的測(cè)量值h1作為位置1的測(cè)量頭寬度。

圖4 測(cè)量位置示意圖

采用上述方法測(cè)量中間位置2的寬度，得到測(cè)量值h2，作為位置2的測(cè)量頭寬度。

5.2 測(cè)量頭寬度差

取h1和h2之差的絕對(duì)值作為測(cè)量頭寬度差測(cè)量結(jié)果。

式中：

e-測(cè)量頭寬度差；

h1-測(cè)量頭在位置1的寬度；

h2-測(cè)量頭在位置2的寬度。

6 校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)

6.1 校準(zhǔn)結(jié)果處理

經(jīng)校準(zhǔn)的爬電距離（電氣間隙）測(cè)試卡出具校準(zhǔn)證書(shū)，校準(zhǔn)證書(shū)應(yīng)符合JJF 1071—2010中5.12的要求，并給出校準(zhǔn)項(xiàng)目名稱和測(cè)量結(jié)果以及擴(kuò)展不確定度。

6.2 校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度

爬電距離（電氣間隙）測(cè)試卡校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度按JJF 1059.1-2012的要求進(jìn)行評(píng)定。

7 試驗(yàn)結(jié)果

按照文中5.1、5.2所示方法，用外徑千分尺測(cè)量每片測(cè)試卡測(cè)量頭寬度，并取h1和h2之差的絕對(duì)值作為測(cè)量頭寬度差測(cè)量結(jié)果。

表1 測(cè)量頭寬度校準(zhǔn)結(jié)果

表2 測(cè)量頭寬度差校準(zhǔn)結(jié)果

8 不確定度評(píng)定實(shí)例

以下采用測(cè)量范圍（0～25） mm，MPE：± 4μm的外徑千分尺對(duì)標(biāo)稱值8 mm的爬電距離測(cè)試卡測(cè)量頭寬度進(jìn)行測(cè)量為例來(lái)評(píng)定測(cè)量頭寬度測(cè)量結(jié)果的不確定度。

8.1 數(shù)學(xué)模型

測(cè)量頭寬度：

式中：

H-爬電距離（電氣間隙）測(cè)試卡測(cè)量頭寬度，mm；

h-爬電距離（電氣間隙）測(cè)試卡測(cè)量頭寬度測(cè)量值，mm。

8.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

8.2.1 測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。采用測(cè)量范圍（0～25）mm，MPE：±4μm的外徑千分尺對(duì)標(biāo)稱值8mm的爬電距離測(cè)試卡測(cè)量頭寬度進(jìn)行測(cè)量，得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 爬電距離測(cè)試卡測(cè)量頭寬度

8.2.2 外徑千分尺示值誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。根據(jù)外徑千分尺檢定規(guī)程，量程（0～25）mm的外徑千分尺的示值誤差為區(qū)間半寬認(rèn)為符合均勻分布，取則：

8.3 合成不確定度。

8.4 擴(kuò)展不確定度

取包含因子k= 2，則

9 結(jié)束語(yǔ)

本文指出了爬電距離測(cè)試卡的校準(zhǔn)方法，并給出了測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定示例，有利于各計(jì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行該項(xiàng)目的校準(zhǔn)。