李淼++馮浩

摘 要：本文通過對靜態(tài)不確定度評定與動態(tài)不確定度評定的比較，得到未來測量不確定度的發(fā)展方向為動態(tài)不確定度評定與靜態(tài)測量不確定度評定相結(jié)合，使得電學(xué)計量中應(yīng)用測量不確定度進行評定時更加精確、科學(xué)。

關(guān)鍵詞：電學(xué)計量；不確定度評定；誤差

電學(xué)計量就是按照國家有關(guān)計量的法律法規(guī)，應(yīng)用電測量器具，依據(jù)相應(yīng)的檢定規(guī)程對被測電參量進行定量分析的一門科學(xué)；是人們掌握電學(xué)知識，發(fā)展電學(xué)理論和電學(xué)技術(shù)的重要手段。電學(xué)計量技術(shù)具有測量靈敏度高、準(zhǔn)確度高，易于實現(xiàn)直接、連續(xù)和遠距離測量等特點。然而在電學(xué)測量的過程中對其的影響因素也很多，而且不易被察覺。在對電學(xué)儀器計量的實驗中，測量的結(jié)果并不是被測產(chǎn)品的真實值，最早引用“誤差”的概念引起了不小的爭論，直到1927年，德國物理學(xué)家海森泊基于量子力學(xué)理論提出了不確定度關(guān)系。隨后，不確定度評定理論被廣泛地引用在對電學(xué)的計量中。

一、測量不確定度評定方法

不確定度是一個合理表征測量結(jié)果的分散性參數(shù)，它是一個容易定量、便于操作的質(zhì)量指標(biāo)。目前國內(nèi)常用的不確定度評定主要分為基于統(tǒng)計理論的靜態(tài)不確定度評定和基于新模型、新理論的動態(tài)測量不確定度兩種評定方法。靜態(tài)不確定度評定采用最大方差法來對測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度進行評定，此測量結(jié)果服從正態(tài)分布且相互獨立，并在實際應(yīng)用中得以驗證，彌補了GUM在該問題表述上的不足。用埃奇沃思級數(shù)展開形式來表示測量數(shù)據(jù)的分布函數(shù)，然后由蒙特卡羅模擬法產(chǎn)生大量符合此分布函數(shù)的測量數(shù)據(jù)的模擬值，把計算出的模擬值的標(biāo)準(zhǔn)差作為不確定度評定的驗證值，從而能實現(xiàn)對各種不確定度評定模型的驗證。動態(tài)測量不確定度的理論是現(xiàn)代誤差理論的精髓，也代表了當(dāng)代誤差理論的研究方向及進展。在理論上告別了以統(tǒng)計理論為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)方法，彌補了基于統(tǒng)計理論的傳統(tǒng)評定方法的不足。但由于動態(tài)不確定度評定起步較晚，它不能適用所有統(tǒng)計理論中的不確定度問題，如果把動態(tài)靜態(tài)不確定度結(jié)合使用，會受到顯著的效果。

二、電學(xué)計量檢定和校準(zhǔn)誤差分析

（一）人為因素分析

每個人的操作手法不同、對檢定規(guī)程的理解不同、自身電學(xué)知識的掌握程度不同都可能會形成一定的系統(tǒng)誤差。這些人為的誤差可以通過對測量人員培訓(xùn)和勤練習(xí)的方式來使誤差減少。測量過程中讀數(shù)應(yīng)從垂直于儀表表面的固定角度觀察指針進行讀數(shù)，如從不同角度讀數(shù)或者個人習(xí)慣性的估讀方式即會造成系統(tǒng)誤差。在檢定和校準(zhǔn)的實際操作過程中，不同的操作方法也可以帶來一定的誤差，如轉(zhuǎn)換機械式開關(guān)在轉(zhuǎn)換過程中所用力度不同等方式。

（二）儀器因素分析

我們?nèi)粘z定和校準(zhǔn)過程中的標(biāo)準(zhǔn)量具如電阻表就有一定的級別，這就是它的系統(tǒng)誤差，它是需要按電阻表生產(chǎn)設(shè)計的性能和相關(guān)的檢定規(guī)程來規(guī)定的，并且具有有效期，但是如果標(biāo)準(zhǔn)量具已經(jīng)超過有效期，系統(tǒng)誤差就必須重新確定。在測量儀器生產(chǎn)中，使用的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)因應(yīng)用而不同，規(guī)定的范圍也不同，導(dǎo)致電子計量過程中的精準(zhǔn)度和準(zhǔn)確度也不同，測量出的這些數(shù)據(jù)也會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。每種儀器的靈敏度、準(zhǔn)確度不盡相同，顯示的有效數(shù)字位數(shù)也不同，如儀器顯示的有效位數(shù)不夠也會造成誤差。此外還有刻線不清晰、光點不夠亮、刻度不均勻等也會造成誤差。數(shù)字儀表是用間隔采樣后通過A/D轉(zhuǎn)換的方法把被測值變成數(shù)字量，這樣的間隔采樣就可能漏掉一些被測量的波動信息，從而產(chǎn)生誤差。

（三）方法因素分析

測量儀器檢定和校準(zhǔn)規(guī)程是嚴(yán)謹?shù)模枰獓?yán)格按照該儀器的檢定規(guī)程操作，測試人員如在檢定和校準(zhǔn)過程中脫離了檢定規(guī)程，這樣就會產(chǎn)生誤差，這種誤差是可以通過嚴(yán)謹?shù)臋z測過程避免的。在校準(zhǔn)實驗室中都會嚴(yán)格按照檢定規(guī)程進行儀器的檢定和校準(zhǔn)，但在一些企業(yè)中會用到一些非標(biāo)方法，因此由于校準(zhǔn)方法的不一致，結(jié)果就可能會有差異，誤差也就會隨即產(chǎn)生。測量環(huán)境屬于檢定和校準(zhǔn)過程中影響不確定度的一大外部因素，很多外部環(huán)境的變化都會引起誤差，其中包括空間外磁場和電路元件間產(chǎn)生的磁場、電場、靜電、不符合檢定規(guī)程的外部環(huán)境條件、濕度、壓強和振動等條件都可以引起元件參數(shù)的變化而導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生。

（四）電路因素分析

電路元件隨著時間的推移會發(fā)生老化，它的數(shù)值也會隨時間產(chǎn)生變化，而且這種變化是不易察覺的，更需要我們謹慎對待，要嚴(yán)格按照電路元件的使用期進行更換，這樣才能避免電路元件對檢定結(jié)果造成誤差。我們根據(jù)元件的線性與非線性選擇不同的處理方法，電流和電壓的不同也會導(dǎo)致非線性元件的測量結(jié)果差異很大，例如燈泡的電阻等。電學(xué)計量檢定和校準(zhǔn)過程中存在系統(tǒng)誤差是不可避免的，本文就是通過分析測量不確定評定來了解影響測量過程產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的因素，從而盡可能的避免這些因素，使我們在日常檢定和校準(zhǔn)過程中測量儀器的測試值無限接近于它的“真實值”。這也是對我們校準(zhǔn)實驗室的考驗，需要我們檢定人員在準(zhǔn)確度要求較高的電學(xué)測量和電學(xué)計量檢定時萬不可掉以輕心，要以認真的科學(xué)態(tài)度、嚴(yán)謹?shù)墓ぷ鞣绞綄Υ妼W(xué)計量工作。

三、結(jié)束語

在經(jīng)濟全球化的今天，測量精度甚至影響到國家的進出口經(jīng)濟效益。近年來，各國的計量學(xué)者在研究測量方法的科學(xué)性、準(zhǔn)確性方面做了很多研究。隨著科技的發(fā)展以及各種統(tǒng)計理論的成熟，在測量硬件和軟件快速發(fā)展的同時，對計量的準(zhǔn)確性提出了更高的要求。由此可見，發(fā)現(xiàn)和消除系統(tǒng)誤差是很重要的工作，恒值不變的或按一定規(guī)律變化的誤差稱為系統(tǒng)誤差或確定性誤差，它的出現(xiàn)一般是有規(guī)律的，可以在測量結(jié)果中消除其影響。然而，已經(jīng)存在的系統(tǒng)誤差如果沒有及時發(fā)現(xiàn)，那么對于計量檢定或校準(zhǔn)則是危險的，不能像偶然誤差一樣可以通過數(shù)據(jù)處理去發(fā)現(xiàn)和排除，而且有些系統(tǒng)誤差并不容易被發(fā)現(xiàn)，這種誤差對計量檢定的危害更大。而且測量的不確定度是用系統(tǒng)誤差表征的。根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，對被測事物的優(yōu)劣進行評定，測量的精度直接影響到一個產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

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