电表准确度级别及测量误差研究的论文

电表准确度级别及测量误差研究的论文（精选3篇）

篇1：电表准确度级别及测量误差研究的论文

电表准确度级别及测量误差研究的论文

在电学实验中，让学生熟练掌握正确使用电表及对测量结果正确进行误差估算这两个问题是至关重要的。本文主要谈谈电表的一些有关技术指标及如何正确使用它们，从而达到正确测量的要求。常用电表按其测量机构的工作原理，主要分为三类：(1)磁电式，(2)电磁式;(3)电动式，使用时应根据测量的要求选用。对于直流电压和电流以及交流电整流后平均值的测量，可以选用磁电式仪表。这类表标有正负极性。对于正弦交流电有效值的测量，可选用电磁式和电动式仪表，这类表不分正负极性。电磁式和电动式仪表也可以测量非正弦交流电的.有效值。对于频率变化很宽的待测值，则要选用电于管或晶体管仪表。实验室用的直流电表通常是磁电式电表。

不论是电压表还是电流表，其表面都有一些符号表明该表的性能，其中有一项指标，指出该表的准确度等级。我国常用电工仪表分为七级，分别为：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0等级数，该数字的含义及它与测量误差的关系，下面作以说明。

利用电表测量时的误差主要有三类：

①仪器误差：由于电表结构和制作上的不完善所引起，例如轴承摩擦，分度不准，游丝的变形等原因，使得电表的指示值与真值有误差。

②读数误差：由于读数不准引起的误差。

③附加误差：这是由于外界因素的变动对仪表读数产生影响而造成的。外界因素指的是温度、电场、磁场等。当电表在正常情况下(符合仪表说明书上所要求的工作条件)使用和读数时，测量的误差可只考虑仪器误差。

大家都知道，测量时总存在一定误差，示值与真值(实验值)之间的差值称为绝对误差。但绝对误差不能确切地反映出测量的准确程度，故常用相对误差，即绝对误差与真值之比的百分数来评价测量的准确程度。相对误差越小，准确度就越高。相对误差虽可说明测量结果的准确度，但不能用它来评价电表的准确度，这是因为电表在测量中有规定的范围，在此范围内即使标尺上各示值的绝对误差均保持恒定，但相对误差却不恒定。随着刻度示值的减小，其相对误差反而变大，故不能用相对误差来表示电表的准确度，而往往用绝对误差与标尺满度(即量程)之比的百分数表示，常称为引用误差，δ=(Δx/xm)×100%。

但在电表标度尺上各点的绝对误差不可能相等。一般在制造时给出一个公共的允许最大误差限度Δxmax，叫做最大允许绝对误差，它表示所有各示值上的绝对误差都不超过的Δx值，故用最大允许绝对误差Δxmax与仪表最大量程xm的比值的百分数来表示仪表的准确度(δm)。实际上是用最大允许相对误差(即最大引用误差)表示电表的准确度

按照国家标准《电测量指示仪表通用技术条件》规定，用引用误差表示基本误差时电表分为七级。当δm=0.2%，便称该表为0.2级。

从①式可知该表示值的允许最大绝对误差为Δxmax=xm·δm=xm·K%。

②式中K就是上述七级的等级数，那末测量值的可能范围即为x±Δxmax。

例如，用一个0.2级、量程为10毫安的电流表，测量某电流时示值为8.61毫安，根据②式该示值的最大可能绝对误差为ΔI=10毫安×0.2%=0.02毫安。测量值可能范围为I=8.61±0.02毫安。

可见，对于相同量程的电表其等级数越小，由电表引起的误差就越小，但从②式知，误差是与量程的选取有关，所以必须权衡考虑。就以上例来讲，由计算得到ΔI=0.02毫安，故测量值的相对误差可表示为

若以等级为0.1级、量程为100毫安电表再进行测量，其示值为8.6毫安，则ΔI=100毫安×0.1%=0.1毫安，

显然在选用电表时必须同时考虑级数及量程，不然将适得其反。上例中0.1级、量程100毫安的电表使用不当，指针偏转过小，故也会造成较大的相对误差。所以要根据被测量的大小，选用合适的量程。所选量程太小会损坏电表;选用的量程过大，会因指针偏转太小而降低了测量准确度。在同一量程中，指针偏转越大，相对误差越小，测量准确度越高。测量中应尽可能使指针偏转较大，一般要求指针偏转超过满度的2/3以上，这样误差就比较小。

篇2：电表准确度级别及测量误差研究的论文

1、误差的定义:测量结果减去被测量的值

物理实验离不开对物理量的测量,测量有直接的,也有间接的。由于仪器、实验条件、环境等因素的限制,测量不可能无限精确,物理量的测量值与客观存在的真实值之间总会存在着一定的差异,这种差异就是测量误差。

误差是一个确定的值,是客观存在的测量结果与真值之差。但由于真值不能确定,故误差无法准确知道。我们实际工作中使用的是约定真值,得到的误差也只是个近似值。从误差定义中可知,误差只与测量结果有关,而与测量程序、测量原理、测量条件无关。对同一被测量,不论采用哪种程序或方法,只要得出相同的测量结果,其误差必然相同。误差的分量按其性质可划分为随机误差和系统误差,其合成为代数和,故或正或负。过去人们有时会误用误差一词,即通过误差分析给出的往往是被测量值不能确定的范围,而不是真正的误差值。误差与测量结果有关,即不同的测量结果有不同的误差,不是正值(正误差)就是负值(负误差),它取决于这个结果是大于还是小于真值。可表示为:

误差=测量结果-真值=(测量结果-总体均值)+(总体均值-真值)=随机误差+系统误差

(1)随机误差:在相同的条件下,包括测量程序、人员、仪器、环境等,以及尽量短的时间间隔内完成重复测量。对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之差,称为随机误差。随机误差=测量结果-多次测量的算术平均值(总体均值)

(2)系统误差:对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差,称为系统误差。系统误差=多次测量的算术平均值-被测量真值

由于只能进行有限次数的重复测量,真值也只能用约定真值代替,因此可能确定的系统误差只是其估计值,并具有一定的不确定度。

2、以上分析可知,误差与不确定度是两个不同的概念,不确定度是说明分散性的一个参数,是人们经过分析和评定得到的,与人们认识程度有关。如果测量结果非常接近真值,也就是说其误差很小,但由于人们认识不足,评定得到的不确定度可能较大;还有可能测量误差实际上较大,由于分析估计不足给出的不确定度却偏小。测量不确定度从词意上理解,意味着对测量结果可信性、有效性的怀疑程度或不肯定程度,是定量说明测量结果的质量的一个参数。实际上由于测量不完善和人们的认识不足,所得的被测量值具有分散性,即每次测得的结果不是同一值,而是以一定的概率分散在某个区域内的许多个值。虽然客观存在的系统误差是一个不变值,但由于我们不能完全认知或掌握,只能认为它是以某种概率分布存在于某个区域内,而这种概率分布本身也具有分散性。测量不确定度就是说明被测量之值分散性的参数,它不说明测量结果是否接近真值,同一被测量无论测量程序、测量条件如何,只要测量结果相同,则误差就相同。不同的测量结果却可能有相同的不确定度。不确定度恒为正,同时不确定度评定方法分为A类与B;类。二者没有性质的区别。

3、最大允许误差通常也称为允许差,它是技术规范规程中规定的测量仪器允许误差的极限值,是制造厂对某种仪器所规定示值误差的允许范围,而不是某种一台仪器实际存在误差。测量仪器的最大允许误差可在仪器说明书中查到,用数值表示时也具有正负号。例如:±0.1V、±2%、±1×10-3满量程、±(0.1%读数+0.1ns)等。

二、关于测量准确度

准确度的定义:测量结果与被测量真值之间的一致度,“一致程度”是一个定性概念,不可定量描述。定性意味着可以用准确度高低来定性地表示测量质量。各种形式的扩展不确定度及相对扩展不确定度,才是定量说明测量结果的质量。诸如“准确度”、“精密度”、“测量精确度”等词都具有定性地概念。

三、关于标准器的准确度

1、测量仪器的准确度一般划分为等和级。“准确度等级”定义为:符合一定的计量要求,使误差在规定限以内的测量仪器级别。对测量仪器的定性评定中,用等与级的概念表述方便、实用。

2、针对不同的等与级有不同的估算方法。

(1)按“等”使用的仪器的不确定度计算

①“等”根据扩展不确定度确定,表明测出的实际值扩展不确定度的档次。

②通常证书给出准确度等别时,按规程所规定的该等别的扩展不确定度大小,一般采用正态分布或t分布来计算标准不确定度分量u,此时的u已包含了其上一级校准所带来的不确定度。因此,上一等别的校准的不确定度不需要在考虑。

(2)按级使用仪器不确定度的计算

①“级”根据示值误差确定,表示示值误差的档次。

②按“级”使用,即按仪器的标称值使用。

③通常证书给出准确度级别时,按规程所规定的该级别的最大允许误差,进行B类评定。将最大允许误差之模作为区间半宽来处理,一般采用均匀分布。例如:最大允许误差为±A,则

通过以上分析,可总结出测量误差与测量不确定度之间存在的主要区别如下:

1、测量误差:表明测量结果偏离真值,是一个差值。按出现于测量结果中的规律,分为随机和系统,都是无限多次测量时的理想化概念,属于给定的测量结果,只有相同的结果才有相同的误差。测量不确定度:表明赋予被测量之值的分散性,是一个区间,按是否用统计方法求得,分为A类和B类,都是标准不确定度。

2、合理赋予被测量的任一个值,均具有相同的分散性。

四、结束语

JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》虽已颁布实施多年,但多年来在实际操作中,大家对涉及的测量误差,测量准确度,测量仪器的准确度等概念上存在模糊认识,特别是铁路通信段、电务段、等技术部门各类仪表繁多。当我刚从事铁路通信仪表工作时,每遇到这些问题总感觉有些抽象。几年来我在工作中不断摸索,对这些常用概念的理解有了更深的认识。本文针对测量误差,测量准确度,测量仪器的准确度及其在不确定度分析中的应用作一研究和讨论。

摘要：测量不确定度是测量系统最基本也是最重要的特性指标,是测量质量的重要标志。在一个完整的测量过程中引起测量不确定度的因素有很多,测量系统的概念不只局限于测量仪器,测量设备的范畴,而是指用来对被测量值赋值的测量操作程序,测量人员、设备,环境及软件等要素的综合,是获得测量结果的整个过程。

篇3：智能电表误差的研究分析

1 智能电能表的组成及功能

智能电能表由测量单元、数据处理单元、通信单元等组成, 具有电能量计量、数据处理、实时监测、自动控制、信息交互等功能。

电能计量误差是电能表最基本的性能指标。单相智能电能表计量电路如图1所示。

2 智能电能表的误差来源

计量电路所取的检测电流仅为外部负载电流, 不包含电能表工作电源的电流, 所以电能表本身的功耗不包含在电表能计量的电量内。主要误差来源有电流采样电路引起的误差、电压采样电路引起的误差、计量芯片引起的误差、影响量引起的误差和潜动性能影响轻载误差。

3 误差试验方法

3.1 误差一致性试验

电能表在参比电压、参比电流加载30 min后, 测试同一批次n个被试样品。在参比电压、100%Ib、10%Ib、功率因数1和0.5 L处, 被试样品的测量结果与同一测试点n个样品的平均值的最大差值不应超过一定限值。被试样品应使用同一台多表位校验装置同时测试。

3.2 误差变差试验

电能表在参比电压、参比电流加载30 min后, 在参比电压、Ib、功率因数1和0.5 L处, 对同一样品做第一次测试;在试验条件不变的条件下间隔5 min后, 对样品做第二次测试。同一测试点处, 两次测试结果的差的绝对值不应超过0.2%.

3.3 负载电流升降变差试验

电能表在参比电压、参比电流加载30 min后, 按照负载电流从轻载到Imax的顺序进行首次误差测试, 并记录各负载点的误差;负载电流在Imax点保持2 min后, 再按照负载电流从Imax到轻载的顺序进行第二次误差测试, 并记录各负载点误差。同一只被试样品在相同负载点处的误差变化的绝对值不应超过0.25%.测试点的负载电流为0.05Ib、Ib、Imax。

4 电能表误差问题分析

4.1 误差一致性要求

误差一致性要求指同一批次数试验样品在同一测试点的测试误差与平均值间的偏差不能超过某一限定值。例如1级电能表, 按国标要求, 厂家出厂时Ib1.0误差应小于±0.6%, 同一批一致性极限为±0.3%.

误差一致性是指被试样电能表在某点测试的误差与其他n个样品误差平均值的差值 (n一般为3~6) , 即被检表误差减去n个样品误差平均值≤0.3%, 而不是说样表在该测试点的误差小于0.3%.

例如某个生产厂家共生产10 000台单相1.0级表, 作为电力公司, 要求误差一致性极限为±0.3, 而厂家生产10 000台单相表Ib1.0误差均在-0.2~+0.4内, 所以10 000台的平均误差为+0.1, 取任一台样品 (Ib1.0误差为+0.4) , 0.4-0.1 (0.1即为10 000台表的平均误差) =0.3, 误差一致性是满足要求的。而且误差一致性要求的样本一般仅仅是在全性能试验的时候做的, 真正批量入库的时候没有误差一致性要求, 除非在招标技术规范中明确指出了误差一致性要求。《电子式交流电能表检定规程》 (JJG 596—2012) 中没有误差一致性判别要求。

4.2 误差变差要求

误差变差要求指对同一被试样品相同的测试点, 在负荷电流为Ib、功率因数为1和0.5 L的负载点进行重复测试, 相邻测试结果间的最大误差变化的绝对值不应超过0.2%.

变差也称回差或迟滞误差, 在外界条件不变的前提下, 使用同一仪表对某一参数进行正反行程测量, 两示值之差为变差。变差反映了仪表检验时所得的上升曲线与下降曲线经常出现的不重合现象。

负载电流升降变差:电能表基本误差按照负载电流从小到大, 然后从大到小的顺序进行两次测试, 并记录负载点误差;在功率因数为1、负荷电流在0.05Ib~Imax变化范围内的情况下, 同一只被试样品在相同负载点处的误差变化的绝对值不应超过0.25%.

4.3 测量的重复性

重复性是指在测量装置在同一工作环境, 被测对象参量不变的条件下, 输入量按同一方向多次全量程变化时, 输入输出特性曲线的一致程度。用输入、输出特性曲线间最大偏差值ΔR与量程yFS之比的百分数来表示:

δR=ΔRyFS×100%. (1)

问题描述:某供应商供货智能电能表经全检验收试验发现误差一致性不合格。

电能表误差一致性问题深层次原因分析如下。

误差一致性试验:同一批次数试验样品在同一测试点的测试误差与平均值间的偏差不能超过下表限定值。说明电能表批量生产过程中的不同电表具有不同特性, 需要在生产过程中加以改进。误差一致性问题涉及采样电路元器件、计量芯片等的精度、稳定度和可靠性以及电能表生产工艺和调校工艺等。

5 智能电能表误差及一致性误差的控制

5.1 设计过程控制

合理设计计量电路, 优选元器件。设计过程对控制一致性的误差非常重要。为了保证计量的精确性和降低误差, 我们就必须对信号采样和信号计量电路提出更高的要求。对于电流、电压采样电路, 当使用锰铜电阻或电阻网络采样时, 所使用的电阻就必须是高精度、温度系数低、稳定性高的电阻。对于电能表的核心计量芯片, 芯片的选型对电能表的性能至关重要。计量芯片的选型需要考虑的问题有:计量芯片实现的计量精度等级、计量芯片测量范围内的测量线性度 (应保证误差在1 500∶1, 动态范围内<0.1%, 最好选用误差在5 000∶1, 动态范围内<0.1%的计量芯片, 或选用误差在8 000∶1, 动态范围内<0.1%的计量芯片) 、稳定度与计量芯片的批量供货的一致性。

5.2 生产过程控制

在生产时, 应当尽量使生产流程标准化, 在一些流程中使用自动化生产, 达到产品的误差一致性要求;严格按照工艺流程, 利用超声波清洗设备, 并定期更换清洗液, 避免清洗不干净;规范三防漆喷涂工艺, 必须在高温烘干后涂三防漆, 并喷涂均匀, 保证厚度, 同时, 三防漆的材料很重要, 最好采用进口醇酸树脂材料, 防止产品受潮后性能受影响;加强老化工艺处理, 确保出厂产品计量性能稳定、可靠;加强元器件筛选和电能表生产流程管理, 提高自动化生产水平, 保证产品质量的一致性。

5.3 校表流程控制

采用软件校表, 提高校表、复表内控误差标准, 在工艺控制上缩小初校误差范围, 出厂时严格检查误差。复校内控误差范围应控制在一定范围内, 如表1所示。

5.4 计量标准器具的定期校准/检定

用0.02%级标准功率计来校正工厂生产中使用的0.05%级电能表校验仪, 避免电能表校验仪的台差的影响。进一步加强对测量不确定度的研究, 探究电能表设计和生产过程中的误差原因, 并有针对性地改进。

6 结束语

综上所述, 智能电表的误差会影响人们的日常用电, 我们需要采取相应方法解决有关问题。本文就智能电表的误差进行了研究分析, 希望能为相关工作提供参考。

摘要：详细介绍了智能电能表的组成和功能, 并在论述智能电能表误差来源的基础上, 提出了一系列相应的解决方法, 以供参考借鉴。

关键词：智能电能表,计量误差,一致性误差,误差来源

参考文献

[1]王学伟, 温丽丽, 贾晓璐, 等.智能电能表动态误差的OOK激励测试方法[J].电力自动化设备, 2014 (09) .