刘飞翔等：电子式直流电能袁测量值的测量不确定度评定 电子式直流电能表测量值的测量不确定度评定 刘飞翔 李 华 罗 颖 谢小军 （湖南省计量检测研究院，湖南长沙４１００００） 摘要：随着风力发电、电动汽车等新能源技术的发展，直流电应用的领域越来越广，直流用电过程中就涉及到直流电能计量的问题，随着直流电应用的场 合的日益增多，直流电能计量的需求越来越迫切。直流电能表作为不可或缺的直流电能计量装置，随着直流电能表电动汽车直流充电机上大量的使用，从 而也产生了对直流电能表检定、校准的需求，其中计量的准确性尤为关键。对检定、校准数据结果的评估是其中一项重要的工作，本文分析了用直流电能 表检定装置检定电子式直流电能表所得测量值的测量不确定度，主要分Ａ类不确定度和Ｂ类不确定度，其测量不确定度的影响量有三个主要因素：测量值 的重复性引入的误差；直流电能表检定装置引入的误差；数据修约引入的误差。此文对直流电能表检定或校准数据的处理有一定的指导意义。 关键词：直流电能表；标准不确定度；扩展不确定度 中图分类号：ＴＭ９３３．４ 文献标识码：Ａ 国家标准学科分类代码：４６０．４０３０ ＤＯＩ：１０．１５９８８／ｊ．ｃｎｋｉ．１００４—６９４１．２０１７．１２．０４３ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ＤＣ Ｍｅｔｅｒ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｒｅｓｕｌｔｓ’Ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ Ｌｉｕ Ｆｅｉｘｉａｎｇ Ｌｉ Ｈｕａ Ｌｕｏ Ｙｉｎｇ Ｘｉｅ Ｘｉａｏｊｕｎ １概述 不确定度“（ ），采用Ｂ类评定。 依据ＪＪＧ ８４２—１９９３（电子式直流电能表》检定规程， 在规定的参比条件下，用０．０２级直流电能表检定装置 ３．１被检表测量重复性引入的标准不确定度 （ 。） 对１级电子式直流电能表，在参比电压 ＝６００Ｖ、 参比电流 ＝３００Ａ，重复性条件下进行１Ｏ次测量，所得 数据如表１所示： 表１测量重复性记录 （型号：ＴＤ１５６０）在温度为２ｌ℃、相对湿度６０％的条件检 定１级电子式直流电能表，其型号规格为：ＤＪＺＹ１０２， ６００Ｖ，３００Ａ。被检表的电能计量脉冲与标准检定装置 输出的电能脉冲相比较，确定被检表的相对误差 （％）。 ２建立测量模型。列出不确定度传播律 ２．１测量模型 ＝ｙｌ＋ ２＋ｙ３（％） （１） 序号 １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ 误差（％）０．２５ ０．３１ ｎ ２０ ０．２７ ０．４２ ｎ ２８ ０．２９ ｎ ５３ ０．５０ ｎ４６ ７ 为算术平均值：７ ＝Ｏ．３４％ 单次测量的实验标准差由贝塞尔公式得： 式中： 一被检表对电能的测量误差（％）； 一由检定装置检定被检表得到的测量误差（％）； ＾√／ ｎ －０．ｏ８７２％ ．一（ｙ 一＿Ｐ） １ ……一 ：一直流电能表检定装置引入的测量误差（％）； 被检表误差数据修约引入的测量误差（％）。 在常规测量中，通常取两次测量误差的平均值作为 测量结果： 一２．２列出不确定度的传播律 对（１）式各分量求偏导数，得灵敏系数为： Ｐ—一 （ １）＝ｓ／４２＝０．０６１６％ ３．２直流电能表检定装置测量误差 引入的标准不确 定度ｕ（ｙ：） ｒ—一 ｒ一 一一 一 一．一、 ａｙ１～ａｙ，ａ 一 不确定度传播律为： ｕ。 （ ）＝ｃ２１ ２（ １）＋ｃ２２ｕ （ ２）＋ｃ２３ｕ２（ ３） ３标准不确定度的来源及评定 ０．０２级直流电能表检定装置的最大允许误差为４－ ０．０２％，服从均匀分布，ｋ＝ ，则 由被检表测量重复性引入的标准不确定度 （ ）， ｕ（ ＝｝＝ ＝０．０１１５％ １．３被检表误差数据修约 引入的标准不确定度ｕ（ｙ３） １级电子式直流电能表测量结果修约间隔为０．１％， 采用Ａ类评定，用实验标准差来表征，即由贝塞尔公式 计算得到；直流电能表检定装置测量误差 引入的标准 不确定度ｕ（ｙ ）和被检表误差数据修约 ，引入的标准 收稿日期：２０１７—０３—２８ （下转第１０１页） 孟莉萍等：机械天平测量２００ｇ砝码的不确定度分析 式中：ｐｏ＝１０１３２５Ｐａ； Ｐ０＝１．２ｋｇ／ｍ ； ｇ＝９．７９７ ｍ／ｓ ； 一： ＝————。 —一： ＝下：０．０５ｍｇ ＝ｕ・ｕ３ｍｇ （３）磁性引起的不确定度 由于砝码磁性满足本规程的要求，可假设磁性引起 的不确定度 ＝０ 太原市的平均海拔高度，ｈ＝８００ｍ。 可以得到：实验室的空气密度估算如下： Ｐ。＝１・２×唧（ ｘ９・７９７×８００） ・０９ ｋｇ／ｍ （４）衡量仪器的合成标准不确定度ｕ “ 飘０．０５３ｍｇ ＝ 面 空气浮力修正引入的不确定度为： ｍ。＝ Ｉｃ Ｉｌ（Ｐ￣－Ｐｏ）（ 一 ）Ｉ ４合成标准不确定度 根据对不确定度分量的评定，得到合成不确定度为： 式中：ｍ。＿２００ｇ； 一实验室空气密度估计值；ｐ。＝ １．２ｋｇ／ｍ Ｉｐ，一标准砝码约定密度值，Ｐ，＝８０００ｋｇ／ｍ ； （ｍ）＝ ｐｌ一被检砝码密度值，Ｐ ＝７８５０ｋｇ／ｍ ；可以得到： ＝√Ｏ．０２３ ＋０．１５ ＋０．０５３ ＋０．０５３ ＝０．１７ｍｇ Ｉｌ （１．０９－１．２）（、 ’，ｕＪｖ ｕ一 ） ，ｌ 被测砝码的折算质量值的扩展不确定度为： ＝０．２×Ｕ（ｍ）＝ｋ・１２，（ｍ）＝２×０．１７＝０．３４ｍｇ ＝５．３×１０一。ｋｇ＝０．０５３ｍｇ ５结论与建议 ３．４衡量仪器引入的不确定度ｕ 采用ＴＧ３２８Ｂ型分析天平和１个Ｆ 等级２００ｇ标准 （１）衡量仪器的显示分辨力引起的不确定度 砝码对１个Ｆ：等级２００ｇ砝码进行了测量，对Ｆ 等级 对于标尺分度值ｄ＝ｅ的模拟式衡量仪器，由于分辨 ２００ｇ砝码的测量不确定度进行了评定。通过测量发现， 力引起的不确定度是： 来自上等级的标准砝码的不确定度分量占据了被测砝码 ｆ，ｄ、 ｒ０．１、 不确定度的绝大部分。在测量工作中，要重视对砝码稳 －０．０１６３ｍｇ 定性的考核，对于周期检定的砝码，要比较相邻两个检定 周期的测量结果，保证质量量值传递的准确性。 （２）偏载引起的不确定度 该天平为吊挂天平，偏载测量的允许误差认为不会 作者简介：孟莉萍，女，实验师。工作单位：中国辐射防护研究院。 超过１分度，其偏载引起的不确定度分量： 李园，保莉，中国辐射防护研究院（太原０３０００６）。 （上接第９９页） 。（ ）＝０．０６８９％ 则修约引入的测量不确定度为０．１％，区间的半宽度为 ５确定扩展不确定度 ０．０５％，服成均匀分布 取包含因子ｋ＝２， （ ３）： ：０．０２８９％ Ｕ＝ｋｕ （ ）＝２×０．０６８９％＝０．１３７８％ ０．１％ √ｊ ６测量不确定度报告 ４合成标准不确定度 （ ）的评定 在参比电压 ＝６００Ｖ、参比电流ｌｂ＝３００Ａ时，该１ 列出标准不确定度一览表２ 级电子式直流电能表的测量误差 ＝０．３４％，修约后误差 表２标准不确定度一览表 ＝Ｏ．３％，测量结果的测量不确定度为：Ｕ＝０．１％，ｋ＝２。 参考文献 ［１］ＪＪＧ １０５９．１—２０１２（测量不确定评定与表示》．国家质量监督检验 检疫总局发布．２０１３—０６—０３实施． ［２］倪育才．实用测量不确定度评定．中国计量出版社，２００９． 第３版． 由 （ ）、 （ ）、Ｍ（ ）合成的标谁不确定度 （ ）： ［３］费业泰．误差理论与数据处理．机械工业出版社，２００５．０１第５版． ［４］ＪＪＧ ８４２—１９９３（电子式直流电能表》检定规程．国家技术监督局发 ２（ ）＝ｃ２ｌ ２（ １）＋ｃ２２ （ｙ２）＋ｃ３２ （ｙ３） 布．１９９４—０６一Ｏｌ实施． ＝Ｕ２（ １）＋ （ ２）＋Ｍ （ ３） ＝（０．０６１６％） ＋（０．０１１５％） ＋（０．０２８９） 作者简介：刘飞翔，男，助理工程师。工作单位：湖南省计量检测研究院。 ＝０．Ｏ０４７５％ 李华，罗颖，谢小军，湖南省计量检测研究院（长沙４１００００）。
