朱碧香

摘 ?要：電測儀表是檢測和監(jiān)測系統(tǒng)的核心，其誤差大小直接影響測量的準確性。文章對電測儀表的誤差進行分類描述，對誤差的表示方法作簡要介紹，并在兩者基礎上就誤差起因進行深入分析，最后，總結性提出減小誤差的措施，以提高電測儀表測量的準確性。

關鍵詞：電測儀表;測量誤差;分類;起因

中圖分類號：TM930 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）02-0065-02

電測量是指對電磁量（包括由其他形式的物理量通過轉換而成的直流電量）的測量，它是當前檢測領域中最主要的一種方式。完成電測量任務的是各種電測儀表，如電能表、電流表、電壓表等。大量統(tǒng)計數據證明，在檢測中產生誤差有其普遍性和必然性。分析誤差成因，有助于減小誤差，提高測量精度。

1 ?電測儀表的誤差分類

1.1 ?隨機誤差

隨機誤差具有偶然性，其方向和大小不固定。其具體表現為：在完全相同的條件下，運用相同的測試方法進行多次測量，所觀察到的測量結果不同。引起隨機誤差的根本原因是微觀世界的不確定和劇烈起伏。隨機誤差不能消除，但可以處理。如采用增加重復性測試次數，然后求取算術平均值。一般來說，重復測量的次數越多，其算術平均值越接近真值。

1.2 ?系統(tǒng)誤差

系統(tǒng)誤差具有固定的方向（負或正）和大小，一般由確定的原因引起。系統(tǒng)誤差可以校正，甚至完全消除。

1.3 ?疏失誤差

疏失誤差是由于工作人員的疏忽，如錯誤接線、錯誤記錄、錯誤讀數等引起的，在實際測量過程中，應該堅決避免該類誤差的產生。

2 ?電測儀表的誤差表示

2.1 ?絕對誤差

即儀表示值與真值之間的差值。公式為：

？駐絕對=A示-A真（1）

絕對誤差特點：①分正負;②其量綱與被測量相同。

2.2 ?相對誤差

即絕對誤差與真值的比值，其沒有量綱，常用百分比表示。

？駐相對=■×100%≈■×100%（2）

相對誤差的優(yōu)勢：能用于不同測量方法的比較。舉例：在測50 A電流時，？駐1絕對為“+0.2 A”;在測20 A電流時，？駐2絕對為“+0.1 A”，從絕對誤差角度講，？駐1絕對大于？駐2絕對，但顯然不能就此認為測50 A的方法比測20 A的方法的要落后（因為按誤差百分比，前者為0.4%，后者為0.5%，說明后者的誤差的相對影響更大）。工程上常常采用的也是相對誤差的形式。

2.3 ?引用誤差

主要用來表征儀表自身的準確性能。

？駐引用=■×100%（3）

其中，A上限是指儀表測量上限。引用誤差其實是測量上限所對應的相對誤差。

3 ?電測儀表的誤差起因分析

3.1 ?設備因素

3.1.1 ?量程選擇不當

選用儀表的時候，固然要關注精度，但同時也要注重量程的考量。舉例：被測直流功率大概為1 760 W左右，A功率表參數為220 V/30 A/0.2級，B功率表參數為220 V/10 A/0.5級。顯然，A表比B表要精確，但用這兩塊表來測量目標功率時，A表的測量誤差（相對誤差形式）約為0.75%，B表的測量誤差（相對誤差形式）約為0.5%。因此，應選用精度低的B表，若錯誤選擇了A表，則誤差會增大。

3.1.2 ?零流影響

數字式儀表由運算放大器等半導體元件構成，所以存在不可避免的零流現象，且該零流大小和輸入信號大小成負相關關系。

3.1.3 ?接觸不良

某些電測儀表配換擋開關、電鍵按鈕等部件，若這些部件磨損嚴重或與儀表主回路接觸不良，將導致儀表工作不穩(wěn)定、示值誤差增大?？捎霉I(yè)酒精在相關地方擦拭來消除這種不穩(wěn)定。

3.1.4 ?輔助設備的問題

①電橋類測試儀器中，若電橋供電出現問題（如供電不足），其測量精度將受到嚴重影響，因此電橋電源的配置須嚴格按說明書，若無說明書，電源的工作電流須限定在標準電阻額定電流的1/2以下。

②工作電流大于1 mA的要配蓄電池（新充電蓄電池要人工放電至電勢穩(wěn)定），小于1 mA用甲電池，標準電池只提供電勢、不提供電流。這幾項是儀表電池的配選原則，違反了它們，將使誤差增大。另外，標準電池長時間使用后內阻變大，也會影響儀表的精度。

③一些電測儀表對連接導線的電阻有嚴格要求，不能使用專用導線外的導線代替。

3.2 ?環(huán)境因素

部分電測儀表對周圍環(huán)境因素比較敏感，環(huán)境指標不能超出其限定范圍。

3.2.1 ?溫度因素

譬如，由錳銅制成的標準電阻，其阻值隨溫度升降而增減（變化規(guī)律由溫度系數描述），但如果溫度系數事先未知，當不在標準條件（20 ℃）下使用，電阻值就無法確知，從而使檢測失去意義;又如，內置穩(wěn)壓源的電位差計，其穩(wěn)壓值受溫度影響。

雖然在物理上存在一些公式和系數可對溫度引發(fā)的測量偏差進行換算，但這永遠是近似的，當溫度偏離標準值過大時，這些公式和系數的有效性將大大降低。

3.2.2 ?濕度因素

濕度偏高的時候（如梅雨季節(jié)），儀表中的電子器件容易受潮，從而產生兩類不利的現象：

①儀表內部銹蝕、霉變，表現在外部則是接觸不良和性能下降，嚴重的還會使儀表絕緣等級降低，以致出現不安全因素。

②因靜電感應的作用，儀表上積累過量靜電荷，導致在操作時發(fā)生“儀表-人體”之間的放電，并損壞內部電子器件。

控制測量時的濕度相對簡單，可在房間內配置除濕空調或干燥劑。

3.2.3 ?電磁干擾

可歸納為兩大類：測量鏈路各儀表之間的相互干擾或測量儀表內部器件之間的相互干擾，定義為“內部干擾”;測量系統(tǒng)以外的電磁源對測量鏈路或測量儀表所造成的干擾，定義為“外部干擾”。

其中，“內部干擾”具體分為四種：

①工作電源在通過儀表的絕緣電阻或鏈路的分布電容時引發(fā)漏電而形成的干擾。

②有用信號-傳輸導線-地線-電源這幾者相互耦合產生的干擾。

③儀表中高電壓或大功率元件產生的交變電磁場對其他部件的影響。

④儀表使用過程中，內部一些元件因發(fā)熱而影響引發(fā)的不穩(wěn)定因素。

“外部干擾”具體也分為兩種：

①儀表所處環(huán)境有變壓器、開關柜等高壓設備，這些設備在運行中將產生極強的電磁場，由此給電測儀表的測量鏈路或內部電路帶來耦合干擾。

②空間普遍存在的電磁波對測量系統(tǒng)產生的干擾（這個只對如靜電放電發(fā)生器之類的敏感設備起作用）。

可見，影響電測儀表誤差的最復雜因素是各種電磁干擾。

3.2.4 ?其他因素

①指針式儀表放置不規(guī)范（如要求水平而不水平），則表計零點會偏移。

②若測量環(huán)境中存在震動，一方面會影響儀表性能，另一方面還可能損壞精密器件。

③儀表受單側光照或單側熱源輻射，將會產生熱偏差。

3.3 ?人為因素

部分電測儀表在測量中需要專業(yè)人員的操作，因此人的因素也成為綜合誤差的可能來源之一。

①錯誤接線（如雙臂電橋測量中四個端子接線容易搞錯）、接線不規(guī)范（如插孔處接觸不良）等，這時不但誤差增大，而且可能會損壞電子元件。

②量程或級別選擇錯誤，造成誤差擴大化。

③使用檢驗不合格或者未經檢驗的儀表。

4 ?改善電測儀表誤差的措施

由上一節(jié)分析可知，電測儀表誤差的可能來源是多種多樣的。這些來源中有些是可以消除的，有些則只能盡量減弱。

4.1 ?正確使用儀表

①合理選擇儀表類型，如指針式和數字式都可用的情況下，優(yōu)先選擇數字式。②正確確定儀表量程、精度等參數，避免“大馬拉小車”的情形。③參照標準進行正確和規(guī)范接線，如端鈕處接線應確保擰緊、插孔處接線應確保插牢，且測試前做好檢查。④避免儀表靠近震源、單方面的光源或熱源等，必要時可選擇用不透光容器覆蓋。⑤嚴格按操作規(guī)程使用儀表，尤其要注意儀表指針的調零。

4.2 ?盡量改善環(huán)境

①控制環(huán)境溫度穩(wěn)定在20 ℃，若有小幅偏差，必須按相關方法進行修正。②如有需要，可對測量系統(tǒng)（包括測量儀表和被測設備）進行（恒溫）預熱。③對信號線采用金屬屏蔽，將某些測量機構（如電磁系儀表）置入導磁較好的屏蔽罩內或者采用雙屏蔽。④工作電源與電測儀表之間配置隔離變，同時避免與電機類設備共用供電線路。

4.3 ?注重細節(jié)

①對連接導線也進行有效固定，以防止使用中的突發(fā)振動。

②做好接地工作，如使儀表、信號源外殼等可靠接地，始終保持在零電位。

③低電平測量時，二次儀表應“浮地”，以徹底切斷共模干擾電壓的泄漏途徑。

5 ?結 ?語

鑒于電測儀表誤差的多樣性和誤差成因的復雜性，我們應該盡可能減小誤差。對于可消除誤差（如系統(tǒng)誤差和疏失誤差），我們可通過合理選用儀表、合理選定精度等級和量程、規(guī)范使用方法、采用金屬屏蔽等一系列有效措施來消除;對于不可消除誤差（如隨機誤差），我們應該采用先進的數學工具（如多次測試取平均值、對測試結果進行不確定度評價等）來降低誤差絕對值。

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