0.1级电能表基本误差测量不确定度分析

越宇红：o．I级电能袁基本误差测量不确定度 团 O．1 级电能表基本误差测量不确定度分析 The Analysis of Uncertainty fo，Measurement of Fundamental Error of 0．1 Level Electrical Energy Meters 江宇红 (武汉市计量测试检定(研究)所，湖北 武汉 430050) 摘 要：本文主要介绍了0．1级电能表基本误差测量不确定度分析的方法。 关键词：0．1级电能表；基本误差；不确定度 1 测量方法 依据检定规程JJG596—99(电子式电能表》，采用比 较法，由被检电能表的输出脉冲与装置的脉冲比较， 通过误差处理器计算，直接得出电能表的基本误差。 2 数学模型 X =Y 式中：卜 被检电能表的相对误差； y_一 标准装置测量出的相对误差。 对于采用比较法的电能表标准装置，在规程规定标 准条件下，温度、湿度、磁场、频率及电源变化带来的影响 可忽略。 3 输入量的标准不确定的评定 输入量 y的标准不确定度 u(y)的来源主要有两方 面：在重复性条件下由被测电能表测量不重复引起的不 确定度分项 u(y1)，采用 A类评定方法；标准装置的年稳 定度和最大误差引起的不确定分项 (y2)，采用B类评 定方法。 4 各标准不确定度分量计算 4．1 测量重复性给出的 A类不确定度 u(y1) 采用整体测量法，等精度测量 l0次，标准不确定度 按下式计算，计算结果见表1。 厂 — ■———= _ u(y1)=s √ ( — ) 裹 1 c∞ 测最次数(，·) 测量误差 S × “(YI) l0—4 ×10—4 自由度为： (y1)：／1,一1=9 4．2 电能表标准装置的 B类不确定度 u(y2。) 4．2．1 标准装置年稳定度引出的不确定度 u(y2。) 依据JJG2074—9o(交流电能表计量器具检定系统> 及历年检定证，其年稳定度为 0．2×10 (cosqb=1． 0)、0．1×10一(cosqb=0．5(L))，均属均匀分布，取 K= ，标准不确定度按下式计算。 cos =1．0时 u(y21)=0．12×10。‘ cosqb=0．5(L)时 u(y21)=0．06×10‘‘ 自由度为：t，(y2 )=50 4．1．2 标准装置的最大误差不确定度 u( ) 检定证书给出本装置的最大误差为 1．0×10 (cos4~=1．0)、0．5×10一(cos4~=0．5(L))，均属均匀分 布，取 =√ ，标准不确定度按下式计算。 cosqb=1．0时 u( )=0．58×10‘‘ cosqb=0．5(L)时 u( )=O．29×10。‘ 自由度为：t，( )=50 以上2项B类不确定度各不相关，合成 u(y2)=√u (y2。)+u ( ) cos4~=1．0时 u(y2)=0．59×10。‘ cosqb=0．5(L)时 u(y2)=0．30×10 自由度为： cosqb=1．0时 t，(y2)=53．4 cos =0．5(L)时 t，(y2)=57．2 4．3 标准不确定度一览表 裹 2 5 合成标准不确定度 以上各标准不确定度分量各不相关，因此可按下式 合成： u。 ： ： 结果见表3。 (下转第49页) 维普资讯 http://www.cqvip.com 王戈：《汽车悬架装置台》承戟质量示值误差测量结果的不确定度评定 囫 布(矩形分布)落在宽度为 1daN／2=0．5daN的区间内， 取置信因子k=√3，其引入的相对标准不确定度为： M2=0．5／43=0．29(daN) 自由度为： 2一∞ 由检测台引入的标准不确定度为： u(X )=、厢 =、 =0．75(daN) (置)=0．75 ／(o．69 ／9+0．29／00)=13 4．2 标准装置引入的标准不确定度分量为 u(A ) 4．2．1 压力传感器固有误差引入的标准不确定度分量 为 压力传感器送上一级计量标准检定，其最大误差不超 过 ±0．5％，此误差为均匀分布。按规程规定最小测量点 4％F．S(按满量 10(O daN的4％为400daN)计，取置信因 子k=√3，因此：／2, =(0．5％+400daN)／4~=1．15(daN) 4．2．2 反力架平行度引入的不确定度分量 ． 根据校准方法所示，反力架的作用是当液压千斤顶 加载时产生一个向下的反作用力(有时用载重车替代反 力架也是一样作用)。根据测量原理，压力传感器轴线 应与被检检测台的台面垂直。由于左右拉臂加工误差， 造成承载横梁产生倾斜；或采用载重车加载，因载重车不 可能完全平衡造成的歪斜，都会引起压力传感器指示值 因受力不正产生误差，估计倾斜不超过 2。，按反正弦分 布计，则其引入的相对标准不确定度为： ： [(1一cos2。)]X400daN／4~：0．17(daN) 4．2．3 液压千斤顶引入的不确定度分量 ， 根据校准方法所示，液压千斤顶在校准过程中起着 “力源”作用。因为液压千斤顶底板面或加力芯柱顶端 面与液压千斤顶加力轴线不垂直，都会给压力传感器的 受力带来误差，估计倾斜不超过 2。，按反正弦分布计，则 其引入的相对标准不确定度为： M^ ：[(1一cos2。)]X400daN／4~：0．17(daN) 上述三项分量互不相关，合成为由标准装置引入的 标准不确定度为： u(A。 )= 而 ： 、 _T =1．17(daN) 估计该标准不确定度的可靠程度 75％，则 自由度 为 ： v(A。i)=1／2 X[au(A。 ／u(A。 )]～=8 4．3 标准不确定度分量 表2 标准不确定度分量一览表 标 不 霸 。 Icll Xu(XI)⋯ uI 测量重复性 0．69 1／A 0．17％ 9 ”2 数显量化 0．29 1／A 0．07％ ∞ u(A ) 标准检测仪 1．17 一 ／／t 0．29％ 8 5 合成标准不确定度 由于各标准不确定度分量互不相关，所以： M ( )=^／／c M ( )+c M (A。 ) = 、 ：0．34％ 有效自由度为： 。 = 0．34 ／(0．17 ／9+0．07 ／∞ +0．29 ／8)：14 6 扩展不确定度 v,ff=14，取 P=0．95，查 t分布表得 kp=t95(14)= 2．14，则相对扩展不确定度为： ，=kp X ( 。)=2．14 X 0．34％ =0．73％ 。 7 测量不确定度的 上述分析及计算按JJF1059—1999((~量不确定度评 定与表示》进行，得到检测台承载质量示值误差测量结 果的相对扩展不确定度为： ，=0．73％(置信概率 P= 0．95；包含因子 k：2．14)。根据 JT／T448—2001规定 “当承载质量~>400kg时，被检检测台承载质量允许示值 误差为±3％”的技术参数要求，上述不确定度评定能够 满足量值传递要求，是可行的。 参考文献 [1]李慎安，施昌彦 ，刘风 ．JJF1059—1999测量不确定度评定与表示 ． 国家质量技术监督局 ．1999．1． [2]施昌彦，刘风．测量不确定度评定与表示指南 ．中国计量出版社 [3]周天佑等 ．JT／T448—2001汽车悬架装置检测台 ．中华人民共和 作者简介：王戈，男，工程师。工作单位：成都市计量监督检定测试所。通 讯地址：610021成都市东风路北二巷 5号。 收稿时间：2006—07—10 (上接第 47页) 6 有效自由度 c 4 — — Vi 结果见表 3。 7 扩展不确定度 置信水准 P：95％，由v,e3~t分布表得覆盖因子 k ：2．01 U95：tp( )M 结果见表3。 表 3 符合检定规程规定。 作者简介：江宇红，女，助理工程师。工作单位：武汉市计量测试检定(研 究)所。通讯地址：430050湖北省武汉市汉阳大道 l19号。 收稿时间：2005—09—19 维普资讯 http://www.cqvip.com