電子式絕緣電阻表示值誤差的不確定度評定分析

萬薇薇

摘要：絕緣電阻表是發(fā)電企業(yè)常用的一種測量儀表。主要用來檢查電氣設(shè)備、電氣線路對地及相間的絕緣電阻，避免發(fā)生觸電傷亡及設(shè)備損壞等事故。絕緣電阻表可分為電子式和手搖式。其中電子式絕緣電阻表相對于手搖式來說，具有多種電壓輸出等級、容量大、輸出電壓穩(wěn)定、抗干擾強(qiáng)、操作簡單、使用方便等特點。本文詳細(xì)結(jié)合實際應(yīng)用中電子式絕緣電阻表檢定的情況，分析了電子式絕緣電阻表示值誤差測量值的不確定度的來源，并詳細(xì)介紹了電子式絕緣電阻表示值誤差測量結(jié)果不確定度評定的方法。

關(guān)鍵詞：電子式絕緣電阻表;示值誤差;不確定度評定

1不確定度及電子式絕緣電阻表的概述

不確定度的含義是指由于測量誤差的存在，對被測量值的不能肯定的程度。反過來，也表明該結(jié)果的可信賴程度。它是測量結(jié)果質(zhì)量的指標(biāo)。不確定度愈小，所述結(jié)果與被測量的真值愈接近，質(zhì)量越高，水平越高，其使用價值越高;不確定度越大，測量結(jié)果的質(zhì)量越低，水平越低，其使用價值也越低。在報告物理量測量的結(jié)果時，必須給出相應(yīng)的不確定度，一方面便于使用它的人評定其可靠性，另一方面也增強(qiáng)了測量結(jié)果之間的可比性。

絕緣電阻表廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備、儀器儀表的絕緣電阻測量，屬于國家強(qiáng)制檢定計量器具。電子式絕緣電阻表是指由電池或外接電源供電，通過電子器件進(jìn)行DC/DC變換對測量端子L、E提供測量電壓，被測電阻接在測量端子L、E之間。由IC或CPU等組成的電子電路對被測信號進(jìn)行變換或處理，由磁電系電流表或數(shù)字表直接指示或顯示被測絕緣電阻值，具有泄露屏蔽或端子G的絕緣電阻表。近年來電子式絕緣電阻表以其高精度，度數(shù)直觀，操作簡便等特點，逐步取代了傳統(tǒng)的手搖式絕緣電阻表。《電子式絕緣電阻表》檢定規(guī)程中，所提到的準(zhǔn)確度等級與傳統(tǒng)的手搖式絕緣電阻表也有所相同。那么，對電子式絕緣電阻表的不確定度評定進(jìn)行探討，是很有必要的。測量依據(jù)：《電子式絕緣電阻表檢定規(guī)程》。環(huán)境條件：電子式絕緣電阻表檢定溫度為（23±5）℃，相對濕度45%～75%。測量標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)器為高壓高阻箱。準(zhǔn)確度等級為0.2%～10%。被測對象：電子式絕緣電阻表（數(shù)字式）：允許誤差為±（1.5%+5），測量范圍為0.01MΩ～10GΩ。測量方法：將高壓高阻箱示值調(diào)節(jié)至檢定點，讀取電子式絕緣電阻表示值，電子式絕緣電阻表示值與高壓高阻箱示值之差值為該電子式絕緣電阻表的示值誤差。

2測量模型分析

式中：ΔR-電子式絕緣電阻表示值誤差;RX-電子式絕緣電阻表示值;RS-高壓高阻箱示值。

3測量不確定度的主要來源分析

電子式絕緣電阻表測量不確定度的主要來源包括3個方面：

（1）電子式絕緣電阻表的測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（RX）

（2）高壓高阻箱的各步進(jìn)值得準(zhǔn)確度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（RS）

（3）電子式絕緣電阻表分辨力輸入量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（Rδ）

4輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

4.1輸入量RX的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（RX）的評定

輸入量RX的不確定度主要由被檢絕緣電阻表的示值重復(fù)經(jīng)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（RX），分析此項采用A類評定方法進(jìn)行評定。對絕緣電阻表1000V電壓檔，1000MΩ的點進(jìn)行10次連續(xù)測量得到測量列。測量結(jié)果如表1：

根據(jù)要求，檢定結(jié)果修約到準(zhǔn)確度等級的1/10位。故算術(shù)平均值為：

實驗標(biāo)準(zhǔn)差為：

4.2輸入量RS的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（RS）的評定

輸入量RS的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（RS）的來源是高壓高阻箱的步進(jìn)值準(zhǔn)確度，標(biāo)準(zhǔn)不確定度采用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評估。通過查詢高壓高阻箱的檢定證書可知1000MΩ的準(zhǔn)確度等級為0.02%，則不確定度區(qū)間的半寬度為1000MΩ×0.02%=20MΩ，其分布視為均勻分布，包含因子k=，則：

4.3輸入量Rδ的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（Rδ）的評定

輸入量Rδ的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（Rδ）的來源是電子式絕緣電阻表的分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，采用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評估。由儀器說明書得知1000MΩ分辨力為1MΩ，則不確定度區(qū)間的半寬度為12=0.5MΩ，視為均勻分布，包含因子k=，則：

5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算

以上所分析的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量彼此獨(dú)立互不相關(guān)，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

6擴(kuò)展不確定度的評定

取包含因子k=2，則電子式絕緣電阻表（數(shù)字式）在1000V電壓檔，1000MΩ的點，擴(kuò)展不確定度U為：

7測量值的不確定度的報告與表示

電子式絕緣電阻表在1000V電壓檔，1000MΩ的點時示值誤差測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為：U=23.1MΩ，k=2

8結(jié)語

綜上，本文結(jié)合實際應(yīng)用情況分析了電子式絕緣電阻表示值誤差測量值的不確定度的來源，并詳細(xì)介紹了電子式絕緣電阻表示值誤差測量值的不確定度的評定方法。

參考文獻(xiàn)

[1]電子式絕緣電阻表示值誤差測量不確定度的評定探討[J].田楊.低碳世界.2015，（29）.47，49.

[2]電子式絕緣電阻表示值誤差測量結(jié)果的不確定度評定[J].劉旗峰，林生.計量與測試技術(shù)，2012，（6）.47，49.

[3]電子式絕緣電阻表工作原理及其校準(zhǔn)過程分析[J].陳建志，阮育嬌.機(jī)電技術(shù).2017（03）.

[4]電子式絕緣電阻表同一測量點不同電壓值示值誤差的不確定度評定[J].胡春英.計量與測試技術(shù).2015（09）.