高电压测量不确定度的评定与表示课件

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,高电压测量不确定度的评定与表示,1,关于测量不确定度的基本术语及其概念,关于测量不确定度的基本术语及其概念，结合中华人民共和国国家计量技术,规范,JJF 1059-1999,测量不确定度评定与表示,和,IEC 60060-2:2010,标准加以,介绍。,1.1,测量不确定度,表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。,（,1,）测量不确定度一词指可疑程度，广义而言，测量不确定度意为,对测量结果正确性的可疑程度。,（,2,）测量不确定度是表示测量结果质量的重要指标，不确定度愈,小，测量结果质量愈高，水平愈高。,（,3,）表达测量结果时，除了测量数据外，还必须附有其相应的不确,定度。,（,4,）测量不确定度由多个分量组成。其中一些分量可用测量列结果,的统计分布估算，并用实验标准偏差表征。另一些分量则可用基于经验,或其他信息的假定概率分布估算，也可用标准差表征。,（,5,）不确定度恒为正值。,1 关于测量不确定度的基本术语及其概念,1.2,实验标准偏差,对同一被测量作,n,次测量，表征测量结果分散性的量,s,可按下式算出：,式中，为实验标准偏差；为第,i,次测量结果；为,n,次测量的算术平均值，高电压测量中，,n,应至少,10,次，即,n,10,。,1.3,标准不确定度,以标准偏差表示的测量不确定度。,1.4,合成标准不确定度,当测量结果是由若干个其他量的值求得时，按其他各量的方差和协方差算得的标准不确定度。,1.5,扩展不确定度,确定测量结果区间的量，合理赋予被测量之值分布的大部分可望含于此区间。,1.2 实验标准偏差,1.6,包含因子,为求得扩展不确定度，对合成标准不确定度所乘之数字因子。,包含因子,k,的取值与所要求的置信概率有关，也与测量不确定度的概率分布函数有关。如为正态分布，则当,k,=2,时,置信概率为,95,k=,3,时，置信概率为,99.73,。如为矩形分布，则当,k=,时,置信概率为,100,。对于高电压测量，,k,=2,已经足够了，它意味着,100,次测量中只有,5,次落在置信区间之外。高电压测量和校准的次数不可能很多，,k,=2,时，,10,次测量中将没有一次或最多只有一次落在置信区间之外。即被测量值以,95,置信概率落在区间 中。,1.7,不确定度的,A,类评定,用对观测列进行统计分析的方法，来评定标准不确定度。,（,1,）,A,类评定指对输入量进行,n,次独立的等精度测量，采用统计方法得出的。,（,2,）测量不确定度的,A,类分量等于平均值的实验标准偏差。即：,1.6 包含因子,式中，为测量不确定度的,A,类分量；为平均值的实验标准偏差；为实验标准偏差；,n,为测量次数，高电压测量中，,n,应至少,10,次，即,n,10,。,1.8,不确定度的,B,类评定,用不同于对观测列进行统计分析的方法，来评定标准不确定度。,（,1,）高电压测量中，,B,类的不确定度有：,各测量仪器的不确定度或基本误差，可由检定证书或校准报告得知；,测量系统或转换装置的非线性，可由说明书查出或通过试验求得；,短期和长期稳定性，可由说明书或手册查得；,温度和湿度影响，可由手册或说明书查得，或通过试验求得；,接地墙或其它接地体的邻近效应，可由试验或有关资料得知；,电磁干扰影响，可由试验求得；,式中，为测量不确定度的A类分量；为平均值的实验,由处理软件引起的影响等。,（,2,）若资料（如检定证书）给出了仪器或标准装置的扩展不确定度和,包含因子，则仪器或标准装置产生,B,类不确定度分量按下述公式计算,（通常情况下,=2,）；若资料（如校准证书）未给出不确定度分量的,包含因子，则以使不确定度估计略为偏大为原则，取,=,。,式中，为测量不确定度的,B,类分量；为标准不确定度；为仪器或标,准装置的扩展不确定度；为包含因子。,1.9,测量误差,测量结果减去被测量的标准值。,2,关于测量不确定度和测量误差的区别和联系,测量不确定度和测量误差既是两个不同的概念，它们有着根本的区,别,，但又是相互联系的。以下就测量不确定度和测量误差的区别和联系分,别加以论述。,2.1,测量不确定度与测量误差的区别,测量不确定度与测量误差从定义、计算方式、分类、符号、与测量,结果的关系、与测量条件的关系等方面均有区别。,高电压测量不确定度的评定与表示课件,2.1.1,定义不同,测量不确定度的定义是表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量,结果相联系的参数。,测量误差的定义是测量结果减去被测量的标准值。,2.1.2,计算方式不同,测量不确定度是以标准差（即各测得量用方和根法）表示合成方法，,而测量误差是由测量结果与被测量的标准值之差（代数和）来计算的。,2.1.3,分类不同,测量不确定度按评定的方法划分为,A,类和,B,类两种，两类不确定度分量,无本质区别。测量误差的分类方法繁多，可按其性质分，按测量变化速度,分，按使用条件的满足程度分等多种分法，而各种误差分法又含多种误,差。如果按性质分，可分为随机误差，系统误差，粗大误差。按误差表示,方式又分绝对误差、相对误差。,2.1.4,符号不同,测量不确定度恒为正值。测量误差之值只取一个符号，非正即负。,2.1.5,与测量结果的关系,2.1.1 定义不同,合理赋予被测量之值，不论大小如何均有相同测量不确定度，不同测,量结果，测量不确定度可以相同。而测量误差指针对某给定测量结果，,不同结果测量误差不同。,2.1.6,与测量条件的关系,条件、方法、程序改变时，测量不确定度必定改变而不论测量结果如,何。而测量误差与测量条件、方法、程序无关，只要测量结果不变，测,量误差也不变。,2.2,测量不确定度与测量误差的联系,测量不确定度与测量误差的联系为：,（,1,）测量不确定度是由测量误差引起的。,（,2,）测量误差与测量不确定度都是由相同因数造成的：随机效应和系,统效应。,3,高电压测量不确定度评定的基本步骤,在,CNAS-GL05,：,2011,测量不确定度要求的实施指南,中明确指出，,对检测和校准实验室测量不确定度的评定有,6,个基本步骤，这些步骤包,括：,合理赋予被测量之值，不论大小如何均有相同测量不,第一步，识别不确定度来源；,第二步，建立测量过程的模型，即被测量与各输入量之间的函数关系；,第三步，逐项评估标准不确定度；,第四步，合成标准不确定度的计算；,第五步，扩展不确定度的计算；,第六步，测量不确定度的报告与表示。,3.1,识别不确定度来源,根据被测量对象，分析其导致不确定度的来源。,对被测量的定义不完善；,实现被测量的定义的方法不理想；,取样的代表性不够，即被测量的样本不能代表所定义的被测量；,对测量过程受环境影响的认识不周全，或对环境的测量与控制不完,善；,对模拟式仪器的读数存在人为偏差；,测量仪器的分辨力或鉴别力不够；,测量标准或标准物质的不确定度；,第一步，识别不确定度来源；,引用的数据或其它参数的不确定度；,测量方法和测量程序的近似性和假设性；,在表面上看来完全相同的条件下，被测量重复观测值的变化。,3.2,建立测量过程的模型，即被测量与各输入量之间的函数关系,若被测量（即输出量）的测量结果为 ，输入量 的估计值为 ，则,因此，的不确定度取决于 的不确定度 。,3.3,逐项评估标准不确定度,采用,A,类评定和,B,类评定两类方法对各不确定度分量进行评定。一些不确,定度分量由一系列观测数据的统计分析来评定，即,A,类评定；另一些不确,定度分量当输人量的估计量，不是由重复观测得到时，它们是通过基于经,验或其它信息所认定的概率分布来评定，即,B,类评定。,3.4,合成标准不确定度的计算,式中，为合成标准不确定度；为标准不确定度，即测量不确定度的,A,类分量或测量不确定度的,B,类分量；,N,为标准不确定度的数量。,引用的数据或其它参数的不确定度；,当测量结果受多个因素影响而形成若干个不确定度分量时，测量结果,的标准不确定度通过该多个标准不确定度分量合成得到的。计算合成不,确定度一般采用方和根法，即将各个标准不确定度分量平方后求其和再,开根。,3.5,扩展不确定度的计算,式中，为扩展不确定度；为包含因子；为合成标准不确定度。,应明确写明“扩展不确定度,=,，它是由合成标准不确定度,=,乘以包含因子,=2,而得到的”。,3.6,测量不确定度的报告与表示,报告测量结果及其不确定度时，可采用下述方式：,式中，为被测量，为测量结果，为扩展不确定度。并注明置信概,率为,95%,。,扩展不确定度应修正到不超过,2,位有效数字。中间计算时，为了减少,舍入误差，可取较多位有效数字，但报告测量结果时，应舍入至与测量,结果一致。若修正后使数值减小超过,0.05,U,，则应向上修正（四舍五入,原则）。,数值应修正到可能受扩展不确定度影响的最少有效数字。,当测量结果受多个因素影响而形成若干个不确定度分量时，,高电压测量中包含交流电压的测量、直流电压的测量、雷电冲击电压的测量及操作冲击电压的测量。而高电压测量不确定度评定包含测量系统的刻度因数评定及冲击电压测量系统波形时间参数的评定。以下仅列举实例说明交流电压测量系统的刻度因数、雷电冲击电压测量系统的刻度因数以及雷电冲击电压的波前时间和半峰值时间测量不确定度的评定方法。因直流电压测量系统的刻度因数测量不确定度的评定方法与交流电压测量系统的刻度因数测量不确定度的评定方法相同，操作冲击电压测量系统的刻度因数以及操作冲击电压的波前时间和半峰值时间测量不确定度的评定方法与雷电冲击电压测量系统的刻度因数以及雷电冲击电压的波前时间和半峰值时间测量不确定度的评定方法相同，具体细节不再赘述。,4.1,交流电压测量系统刻度因数的测定,IEC 60060-2:2010,标准要求对于一个认可的交流电压测量系统，在其额定频率下，测量试验电压值的扩展不确定度不应大于,3%,。,用最高电压为,300kV,标准交流电压测量系统通过比对测量对额定电压为,200kV,交流电压测量系统进行校准。,4.1.1,不确定度的,A,类评定,200kV,交流电压测量系统与,300kV,标准交流电压测量系统在,120kV,下比对测量，同时读取被校系统读数和标准值，重复测量,10,次。由,10,次独立测量得到的刻度因数、刻度因数的平均值及相对标准偏差如表所示。,高电压测量中包含交流电压的测量、直流电压的测,高电压测量不确定度的评定与表示课件,利用 计算,A,类不确定度分量。即,u,A,=0.0215,4.1.2,不确定度的,B,类评定,评定,B,类不确定度分量时，应尽量考虑到影响测量结果的各种因数。以下主要考虑了标准测量系统的不确定度、刻度因数的线性度、环境温度效应、刻度因数的短期稳定性、临近效应、刻度因数的长期稳定性等。,4.1.2.1,标准测量系统的不确定度,由校准证书可知，,300kV,标准交流电压测量系统的扩展不确定度为,0.33,，,=2,，由它引起的不确