电学计量的系统误差因素分析

[摘要]电学计量水平虽然已经不断在完善，其灵敏度还是精度都有了极大的提高，但仍然受到很多因素的干扰，影响了计量的效果。为进一步提高电学计量的水平，保障计量的可靠性，有必要对当前影响电学计量的系统误差因素进行深入的分析和探讨。

[关键词]电学计量；系统误差因素；分析研究

中图分类号： TM93文献标识码：B 文章编号：

在当前，虽然电学计量经过长期的研究和完善，其灵敏度、精度都已经达到了一个很高的水平，但是在实际应用过程中，由于受到各种内外部因素的影响和干扰，仍然不可避免地出现一些系统误差，影响计量的：效果[1]。为更好地提高和改进电学计量的效果，有必要对当前影响电学计量的系统误差因素进行总结和分析。下面按系统误差因素的来源逐一进行分析。

1.人为因素

1.1 操作误差

由于各个操作人员电学知识的掌握程度不同，另外对相关检定规则的熟悉程度也有差异，再加上个人偏好等因素的影响，不可避免地会形成一定的系统误差。

1.2 读数误差

部分操作者不习惯从垂直于表面的角度从指针指示仪表里读数，这样往往就会导致系统误差的出现，这种是最常见的读数误差，当然还有其他的不正确的读数习惯，由于很少见，在这里就不再展开了。

1.3 实验操作不当

有些实验操作人员的操作也很容易造成误差。像在转换机械开关时，当用力不同时就会直接影响到开关接触电阻的大小，进而出现误差。

2.方法误差因素

2.1 未按检定规程操作

在检定时如果操作人员没有严格要照检定流程进行的话，很容产生误差，也就是通常所说的方法误差。这类误差是比较常见的，可以通过构建有效的防范制度来进行防控。

2.2 非标准方法

在实际测量中，由于测量条件或测量环境等的不同，有时候会使用一些非标准方法，这种情况多见于企业中。比如，在对测量仪器进行校准时，由于采用的方法不一致，得出的结果自然也会有一定的差异。

3.量具因素

3.1 标准量具误差

通常来说像标准表这类的电学计量标准器都会有一定的级别，像0.1级、0.5级等，这些就是我们通常说的标准具的系统误差，它也是电学计量中最常见，也是最容易发现的误差。它是按照相关的生产设计性能与检定规程来规定的，而且都会在标准器的鉴定证书里给定，不过它有有效期的限制，一旦过期的话，标准器就得重新确定它的系统误差。

不过，由于电测标准量具有时候会因失准或损坏而使得误差范围超标，形成更大的系统误差，因此，对电测标准量具必须定期进行检查，如果发现相关的问题要及时处理或予以更换[2]。

3.2 仪器仪表显示方面的误差

读数误差一方面是认为造成的，但仪器仪表本身的特性同样也会造成读数误差，实践中最常见的就是当仪器显示的有效位数出现不足的情况时就会导致误差的出现。例如需要的是四位有效数字，然而所用的数字电压表却是3位半的，这样测量出来的数据自然就会产生误差了。再如，平衡指示器的读数机构有瑕疵也会引起误差，像刻线不够清晰、光点的亮度不够高等，这些小细节如果不够完善，再加上操作人员不注意，就很容易出现误差。

3.3 指示仪表的示值误差

这种情况在使用差值法进行测量时最常见。因为要根据指示仪表里的表示值来求出被测量，而这时候由于指示仪表出现示值误差，被测值自然也会随之受到影响。

3.4 数值仪表间隔采样的影响

数字仪表在采用间隔采样法时，由于缺乏连贯性，很容易因内外部因素的影响而漏掉部分被测量的波动信息，导致误差的产生。

4.测量装置因素

4.1 辅助设备造成的误差

测量标准器都附有很多的辅助设备，它们同样影响着电学计量工作。如果这些设备的性能不符合相应的标准和要求，也会产生一些不易觉察的系统误差。

4.2 线路节点和导线电阻的影响

进行电学计量时，测量线路都要通过导线和多个连接点进行连接，这些导线和连接点自身都会带有一些电阻，虽然通常都很小，在大部分的计量情况下都不需要考虑进去，不过在某些计量精度要求比较高的情况下就会产生不可忽视的误差。

4.3 开关变差的影响

转换开关是电学计量仪器上最常用到的部件之一，在使用过程中，它的接触电阻会发生非常细微的变化，通常称之为开关变差。一般来说，开关变差所造成的电阻变化极小，对计量的影响可以忽略不计，不过有时候变差比较大时，所产生的误差就不能忽略了，因为它可能会对检定结果产生明显的影响[3]。

4.4 调节细度不够导致的误差

当采用补偿法来测量时，如果调节细度达不到相关要求，那么当线路已经十分接近最后的平衡时，如果再改变其中的任何一个最小步进值就会超过灵敏度阈，这时候往往会导致指示器偏转过大，进而无法达到最后的平衡，操作人员最终只能通过估读来获得最后的结果，这样很容易出现误差。

5.元件因素

5.1 元件稳定性不足导致的误差

电路元件在长期的使用过程中不可避免地会出现老化的现象，而且这种变化进程通常无法觉察到，可能刚开始阶段对检定并无影响，但随着时间的推移慢慢积累，就可能影响到检定的结果。

5.2 元件的线性与非线性差异引起的误差

元件通常可分为线性与非线性两种，这两种元件需要进行不同的处理。当不同的电流和电压通过时，非线性元件的测量结果就会出现很大的波动，进而出现计量误差。

6.环境因素

6.1 磁场因素

在交流电路里，不同元件之间会出现比较强烈的磁场，在周围的导线以及线圈里产生感应电动势，当影响的程度足够大的时候就会形成误差。

6.2 湿度因素

当绝缘体受潮后，它的电阻就会随之减小，它的这一特性在计量时应予以特别注意，防止因这一特性出现误差而影响检定的结果。

6.3 振动因素

当出现振动时，各元器件的参数也会随之出现变化，像电容极板就会因振动的影响导致自身间隙变大，使容量出现变化，最终产生误差。

上面所分析的误差因素只是电学计量系统误差的一部分，另外还有如电源因素、电路特性因素及被测对象因素等都会或多或少地产生误差。从这方面也可以看出，电学计量的要求是非常高的，必须严格按相关标准和流程进行，同时还要尽量排除各种相关因素的干扰，才能真正做好计量的工作。

【参考文献】

[1]李继凡等.精密电气测量[M] . 北京：中国计量出版社，1 98 6：223-226.

[2]穆志坚等.电磁计量技术[M] . 北京：机械工业出版社，1 98 8：312-317.

[3]费业泰，卢荣胜.动态测量误差修正原理与技术[M].北京：中国计量出版社， 2 0 0 1：198-201.