淺談測量不確定度在低壓電器檢測中的運用

【摘要】低壓電器在實際檢測過程中會受到內(nèi)外部多種因素的影響，導致測量的精準度不高。測量不確定度是對測量結(jié)果的誤差進行評定的指標，能夠?qū)Φ蛪弘娖鳈z測結(jié)果的實際情況進行反映，進一步提升低壓電器檢測精度。本文主要對低壓電器檢測中測量不確定度的應用展開具體的研究與探討，在認知與掌握測量不確定度相關(guān)理論、原理與應用內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，進一步研究測量不確定度的評價方法，為低壓電器檢測工作精確度與可靠性的提升提供助力與支撐。

【關(guān)鍵詞】測量不確定度；低壓電氣；檢測；短路

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.06.048

The Application of Measurement Uncertainty in Low Voltage Electrical Apparatus Testing

HU Yong

（Zunyi Product Quality Inspection and Testing Institute， Zunyi 563000， China）

Abstract： Low voltage apparatus will be affected by various internal and external factors in the actual detection process， resulting in low measurement accuracy. Measurement uncertainty is an index to evaluate the error of measurement results， which can reflect the actual situation of the detection results of low-voltage apparatus and further improve the detection accuracy of low-voltage apparatus. This paper mainly carries out specific research and discussion on the application of Measurement uncertainty in the detection of lowvoltage apparatus. On the basis of recognizing and mastering the relevant theory， principle and application connotation of Measurement uncertainty， it further studies the evaluation method of Measurement uncertainty to provide assistance and support for the improvement of the accuracy and reliability of low-voltage apparatus detection.

Key words： measurement uncertainty； low voltage electrical； detection； short circuit

為了能夠?qū)Φ蛪弘娖鳈z測的品質(zhì)與技術(shù)水平進行檢測，測量不確定度作為重要參數(shù)和指標，能夠?qū)ζ錂z測結(jié)果進行衡量和評價。同時運用測量不確定度不僅能夠?qū)z測結(jié)果參數(shù)進行評定、檢測報告品質(zhì)進行反映，而且也能夠為檢測技術(shù)的提升提供很大幫助。在測量結(jié)果或者技術(shù)水平比較時，通過測量不確定度的檢測數(shù)值與參考值進行比較，或者同一實驗室的環(huán)比、不同實驗室的同比等等，都能夠?qū)Ρ瘸鰡栴}所在，進而為低壓檢測技術(shù)與品質(zhì)的提升提供支撐與幫助。

1.1測量不確定度的概念

所謂的測量不確定度，通俗來講就是在測量誤差存在的基礎(chǔ)上被測量值不能肯定的程度。測量不確定度也能夠?qū)Y(jié)果可信賴的程度進行直觀反映，是與測量結(jié)果相關(guān)聯(lián)的重要參數(shù)。測量不確定的參量一般是由很多分量組成，測量結(jié)果的質(zhì)量指標越小時，該結(jié)果與被測量的真值越近，水平與質(zhì)量就越高，準確度與使用價值也就越高；而當測量結(jié)果的質(zhì)量指標越大時，其使用價值與應用水平也越低。運用測量不確定度能夠?qū)y量的測量結(jié)果的可靠性進行評定，也促進測量結(jié)果之間可比性的增加，有利于提升測量的品質(zhì)與水平[1]。

1.2測量不確定度的原理及應用價值

從直觀角度來看測量不確定度，其就是對測量結(jié)果不肯定程度、懷疑程度或者測量結(jié)果有效性與可信性的反應，是對測量結(jié)果進行定量說明的參數(shù)。由于人的認知有限、測量的不完善、測量儀器、測量環(huán)境以及計量性能等多因素的影響，導致測量結(jié)果存在較大的分散性，每次檢測的結(jié)果數(shù)據(jù)都不一致，但是會以一定的概率分散在某個區(qū)域當中，如同數(shù)值集合中有多個子集一樣。

在應用測量不確定度來評定測量結(jié)果時，從根本上來講，其打破了系統(tǒng)誤差與隨機誤差分類方法的局限，對系統(tǒng)誤差進行了一定的修正，利用一定的統(tǒng)計方法來對其他誤差進行估算。測量誤差能夠?qū)Y(jié)果的好壞進行衡量，但是這種衡量只能夠?qū)y量結(jié)果的短期質(zhì)量進行反映。測量不確定度能夠衡量測量結(jié)果的一致性、持續(xù)受控程度等，當測量不確定度越大時，其測量能力就越低；當測量不確定度越小時，其測量能力就越高，無論測量不確定度的數(shù)值有多小，測量結(jié)果的真值都必須在測量不確定度范圍當中，否則代表測量的過程是無效的。

通過測量不確定來對測量結(jié)果進行反映和評定，對于測量結(jié)果的品質(zhì)、檢測的能力與水平都會有更為直觀的反映，有利于提升檢測單位或者檢測實驗室的檢測技術(shù)與水平，同時也能夠進一步提升檢測的品質(zhì)與效率[2]。此外，由于測量不確定度是表示被測量之值分散性的一種參數(shù)，在低壓電器檢測評定過程中應用測量不確定度，既要對不確定度各個分量的大小進行分析，又要在檢測過程中對檢測結(jié)果有一定程度影響的各種因素進行尋找和記錄，驗證不確定度的評定標準，進而增強低壓電器檢測的時效性，使得測量不確定度的作用與價值能夠更好地發(fā)揮出來，更好地服務于低壓電器的檢測工作。

1.3測量不確定的評定方法分析

測量結(jié)果是測量不確定度的核心。測量結(jié)果的不確定度主要與測量方法、人員、設(shè)備、對象、環(huán)境等息息相關(guān)，上述這些因素能夠?qū)y量不確定度的系統(tǒng)影響和隨機影響有效地反映出來。在評定測量不確定度的方法上，非統(tǒng)計方法的應用更為普遍和廣泛。一般來講，不確定的評定是非統(tǒng)計方法的一種重要模式，該方法是利用校準證書數(shù)據(jù)、以往的測量數(shù)據(jù)以及對儀器性能經(jīng)驗等進行估計，以此得到測量結(jié)果的不確定度。

測量不確定度的計算公式為UB=b/kj，在不確定度的計算公式中，b代表的誤差源的誤差限，而kj代表的是和誤差限取值概率與誤差分布相關(guān)的因數(shù)。在掌握不確定評定的方法與公式以后，要將所有標準不確定的分量進行合成，得出和測量結(jié)果相關(guān)的不確定度總值，最終成為合成化的不確定度。

在掌握測量不確定度相關(guān)概念、原理、應用價值以及評定方法以后，在進行低壓電器檢測時，科學、合理地應用測量不確定度，能夠?qū)Φ蛪弘娖鳈z測的質(zhì)量、效果以及技術(shù)水平進行對比、校驗與反映，這對于提升低壓電器檢測效率非常有利。因此，在低壓電器檢測中應用測量不確定度來對測量結(jié)果進行監(jiān)督與反映，在一定給你程度上能夠大大提升測量結(jié)果的實效性。下面對低壓電器檢測中測量不確定度的應用方法展開具體的探討與研究。

2.1編制不確定度評定工作指導書

在低壓電器檢測過程中應用測量不確定度時，所有檢測實驗室必須都是中國合格評定國家認可委員會的認可，并嚴格執(zhí)行國家認定的不確定度評定政策，結(jié)合低壓電器的檢測要求來制定差異化、個性化的評定步驟、方法與程序。編制社會眾多領(lǐng)域中各類檢測參數(shù)的不確定度評定作業(yè)指導書，并按照相關(guān)規(guī)定與要求給出不確定度，這能夠為低壓電器的檢測工作提供很大的便利與指導。

2.2明確測量不確定度的來源

在檢測低壓電器過程中，要對電器的多個性能展開測量，如動作特性檢測、耐電流能力測量、耐壓試驗、絕緣電阻的測量、電器壽命檢測以及電壓降測定等。為了能夠?qū)z測質(zhì)量進行有效測定，運用測量不確定度的方法來對電器進行測量和報告，能夠有效反映檢測技術(shù)水平的高低、優(yōu)劣。在測量不確定度的實際應用時，要對低壓電器測量不確定度的來源進行明確，然后再運用各類檢測的系統(tǒng)、程序、內(nèi)容以及方法來獲取多個不確定度的來源，如測量儀器分辨率不足、數(shù)據(jù)計量參數(shù)不準、計量標準值模糊、取樣缺乏代表性、被測量重復觀測值發(fā)生變化、被測量的定義不完善、數(shù)據(jù)存在人為偏差、測量程序存在近似性、方法存在假定性、環(huán)境條件測量控制不全面、被測量定義方法實現(xiàn)不理想等等。對各個檢測項目進行實質(zhì)上的不確定性評價，結(jié)合低壓電器測量的實際情況來確認測量不確定度[3]。

2.3優(yōu)化測量不確定度的步驟與流程

在測量不確定度評定過程中，優(yōu)化其步驟與流程是非常必要的。首先要對測量不確定度的來源進行分析，在分析過程中記錄對測量結(jié)果有著顯著影響的不確定度分量；對不確定度分量進行評定標注，將給出分量的自由度與數(shù)值；然后對所有不確定分量的相關(guān)性展開分析與討論，對各個相關(guān)系數(shù)進行確定；進一步求出測量結(jié)果的合成標準不確定度，即合成的自由度與不確定度；如果在低壓電器測量過程中需要展伸不確定度，那么要將已合成的標準不確定度與所包含因子之乘積作為展伸不確定度。最后將不確定度報告給出來，按照標準和規(guī)定將被測量的展伸不確定度、合成標準不確定度以及估計值報告出來，記錄所有檢測的細節(jié)與流程，并予以詳細說明，為檢測結(jié)果準確性的提升提供鋪墊[4]。

2.4科學把控檢測過程

在檢測低壓電器的過程中，檢測的重要程序之一就是評定不確定度，而在評定低壓電器測量不確定度時，評定的前提是先明確測量不確定度的來源，然后再按照不同確定度的來源進行分類，針對不同的不確定度來源采用差異化的評定方法。在評定不確定度的過程中，能夠分析各類分量，并對檢測結(jié)果有影響的設(shè)備、環(huán)境、設(shè)施、服務、供應品等因素進行確定，再按照檢測質(zhì)量的影響程度、不確定度分量的大小來對各類用途的低壓電器進行合理分區(qū)、布局，實施科學、合理的限制措施。在上述工作的基礎(chǔ)上來明確監(jiān)測、記錄以及控制的時間，最大化地優(yōu)化各類檢測條件，從而對各項檢測工作的實際需求進行全面滿足，節(jié)約人力資源，增強人效，提升工作效率[5]。與此同時，在各項檢測程序中，檢測設(shè)備的科學選購、正確配置、參數(shù)校準與檢定等工作非常重要。當檢測的儀器設(shè)備對總的不確定度幾乎沒有影響時，那么可以將該評定的結(jié)果當作不檢定的依據(jù)，并按照流程或者程序來進行低壓電器的檢測工作。對檢測過程中的科學把控，能夠更好地消除不利影響，對于低壓電器檢測效率的提升、檢測品質(zhì)的提高都非常有利。

2.5實施檢測質(zhì)量控制

在低壓電器實施檢測之前，評定測量不確定度是必不可少的步驟和流程，也是檢測工作得以有效進行的重要前提和基礎(chǔ)。評定低壓電器的測量不確定度，能夠有效地表達測量結(jié)果，使得不確定度的有效位數(shù)得到有效確定，并對檢測方法選擇的科學與否進行確定，從而為檢測質(zhì)量的控制奠定基礎(chǔ)。當所選擇的檢測方法已經(jīng)明確不確定度時，那么可以按照已知的不確定度來進行實驗室檢測的各類條件達標與否進行校驗與判斷，判斷其是否符合標準與要求。在低壓電器預實驗或者確認檢測方法的過程中，如果獲得的不確定度≤已知的不確定度，那么可以表明該實驗室的實驗條件與標準、要求相符的；如果獲得的不確定度>已知的不確定度，那么表明該實驗室的實驗條件是不達標的，應該立即尋找原因，并對不符合檢測要求的因素、條件等進行改變，一直到符合要求為止。檢測結(jié)果的質(zhì)量控制、校準、檢定、核查等工作都要利用不確定度的相關(guān)數(shù)據(jù)才能夠?qū)崿F(xiàn)，并對檢測結(jié)果的質(zhì)量進行有效、科學的判定，為檢測質(zhì)量的提升提供幫助，同時對于提高實驗室檢測技術(shù)水平也更為有利。

綜上所述，目前，不確定度是國際公認的評定測量結(jié)果質(zhì)量的重要參數(shù)。在低壓電器檢測過程中，檢測的質(zhì)量和不確定度之間有著密切的聯(lián)系，零不確定度能夠?qū)z測的精度、質(zhì)量進行反映和確定?？茖W、合理、有效地運用測量不確定度的評估方法來對可能影響檢測結(jié)果質(zhì)量的各類因素進行評估和識別，進而全面分析檢測環(huán)境、標準物質(zhì)、檢測設(shè)備、檢測方法、被檢測低壓電器的狀態(tài)、性能以及操作人員的業(yè)務技能，為檢測結(jié)果準確性與可靠性的提升提供良好保障。在檢測低壓電器的整個過程中，不確定度始終貫穿始終，先明確不確定度的檢測標準、來源、方法及流程，在檢測過程中實施檢測結(jié)果的質(zhì)量管控，將不確定度作為參考和依據(jù)來進行各類不符合檢測要求的因素進行優(yōu)化與改變，從而低壓電器檢測的質(zhì)量，為操作人員業(yè)務能力的提升、實驗室檢測水平的提升提供幫助。

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【作者簡介】

胡永，男，1984年出生，工程師，學士，研究方向為低壓電器檢測。

（編輯：李鈺雙）