耐电压测试仪测量结果的不确定度评定与表示

耐电压测试仪测量结果的不确定度评定与表示

本文以耐电压测试仪各项测量值为例，说明其不确定度来源、评定方法及步骤。

标签： 耐电压测试仪； 输出电压示值误差； 击穿报警电流示值误差；不确定度

1概述

（1）测量依据：JJG795-2016《耐电压测试仪检定规程》。

（2）环境条件：温度为（20±5）℃，相对湿度（40～80）% 。

（3）测量标准：耐电压测试仪校验仪。

（4）被测对象：型号为：TOS5051；准确度等级为2.0级；电压输出测量范围为（0～5）kV，击穿报警电流测量范围为（0～20）mA，电压持续时间测量范围为（0～99）s的交直流两用耐压测试仪。

（5）测量方法：调节耐压测试仪与标准器耐电压测试仪校验装置进行比较。

2输出电压测量不确定度评定

2.1数学模型

其中：ΔV--被测耐电压测试仪电压的示值误差；Vx--被测耐电压测试仪电压的示值；V0--耐電压测试仪校验装置电压读取值。

2.2标准不确定度的评定

2.2.1输入量的标准不确定度u（Vx）的评定

选用一台耐电压测试仪TOS5051在重复性条件下，对直流输出电压1kV处做10次重复测量，得到数据及运算数据如下：

则平均值

单次测量标准差： 1.7×10-3 kV

平均值标准差： 5.5×10-4 kV

则测量重复性引入的不确定度分量为：u（Vx）1=5.5×10-4 kV

被测耐电压测试仪分辨力为0.01kV，其半宽为0.005kV，属于均匀分布，则被测耐电压测试仪分辨力引入的不确定度分量：

u（Vx）2=0.005kV/=2.9×10-3 kV

因被测表重复性引入的不确定度分量和被测表分辨力引入的不确定度分量对测量标准不确定度的贡献存在重复，故取两者中大的为被校表引入的标准不确定度。

则u（Vx）=u（Vx）2=2.9×10-3 kV

2.2.2输入量V0的标准不确定度u（V0）的评定

输入量V0的标准不确定度u（V0）主要来源于标准器输出电压的准确度和标准器的分辨力所引入的标准不确定度，两者属于均匀分布，采用B类方法进行评定。

2.3合成标准不确定度的评定

以上标准不确定度分量互不相关，则合成标准不确定度uc的计算：

=（ 2.9×10-3）2+（1.2×10-3 kV）2≈（3.1×10-3 kV）2

故uc=3.1×10-3 kV

2.4扩展不确定度评定：

取k = 2，得U=kuc=2×3.1×10-3 kV =6.2×10-3 kV

相对扩展不确定度为：Urel=0.62%

2.5测量不确定度报告与表示

输出电压示值误差测量结果的相对扩展不确定度为：

Urel=0.22%（k=2）

3击穿报警电流的测量不确定度评定

3.1数学模型：

其中：ΔI--被测耐电压测试仪电流的示值误差；Ix--被测耐电压测试仪电流的示值；I0--耐电压测试仪校验装置电流读取值。

3.2输入的标准不确定度的评定

3.2.1输入量Ix引入的标准不确定度u（Ix）的评定

选用一台耐电压测试仪TOS5051在重复性条件下对直流电流10mA处作重复测量10次，得到数据如下：

则平均值 9.9690 mA

单次测量标准差： 0.011 mA

平均值标准差： 0.0034 mA

测量重复性引入的标准不确定度： 1=3.4×10-3mA

则被检表引入的标准不确定度： =3.4×10-3mA

3.2.2输入量I0引入的标准不确定度u（I0）的评定

输入量I0引入的标准不确定度主要来由耐压测试仪校准仪击穿报警电流测量的准确度和标准器的分辨力所引入，属于均匀分布，采用B类方法进行评定。

3.3合成标准不确定度的评定

以上标准不确定度分量互不相关，合成标准不确定度的计算：

则uc≈0.012mA

3.4扩展不确定度评定：

取k = 2，得 2×0.012mA =0.024mA

相对扩展不确定度为：Urel=2.4%

3.5测量不确定度报告与表示

击穿电流示值误差测量结果的相对扩展不确定度为：

Urel=0.36%（k=2）

参考文献：

[1]JJG 795—2004 耐电压测试仪检定规程[S] .

[2]JJF 1059—2012 测量不确定度评定与表示[S] .