朱海東 沈朝暉 楊君德 金一鳴 / 上海市金山區(qū)計(jì)量質(zhì)量檢測(cè)所

0 引言

交直流電壓表是電測(cè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的儀表，在科研領(lǐng)域、工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域普遍應(yīng)用，占據(jù)相對(duì)重要的地位。為了解上海市郊區(qū)法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)開展交直流電壓表量值傳遞工作的技術(shù)現(xiàn)狀及考核檢定人員的技術(shù)能力，確保交直流電壓表量值的準(zhǔn)確可靠，從而更好地開展量值傳遞工作，根據(jù)《2017年上海市計(jì)量工作要點(diǎn)》和《2017年上海市計(jì)量比對(duì)計(jì)劃項(xiàng)目表》，上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局下達(dá)了2017年度上海市區(qū)級(jí)法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)交直流電壓表量值比對(duì)任務(wù)。

1 技術(shù)背景

1.1 比對(duì)依據(jù)

依據(jù)JJG 124 - 2005《電流表、電壓表、功率表及電阻表》檢定規(guī)程； JJF 1117-2010《計(jì)量比對(duì)》；GB/T 15483-1999《利用實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)的能力驗(yàn)證》；JJF 1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》；JJF 1033-2016《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》進(jìn)行比對(duì)。

1.2 比對(duì)組織實(shí)施

上海市金山區(qū)計(jì)量質(zhì)量檢測(cè)所作為本次比對(duì)的主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室，主要負(fù)責(zé)比對(duì)實(shí)施方案的制定，組織比對(duì)的具體實(shí)施，提供穩(wěn)定可靠的傳遞標(biāo)準(zhǔn)，確定比對(duì)時(shí)間表，解決比對(duì)中各種技術(shù)問題，匯總并分析比對(duì)結(jié)果，起草比對(duì)總結(jié)報(bào)告，并上報(bào)上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局和上海市計(jì)量測(cè)試學(xué)會(huì)。上海市共有7家區(qū)級(jí)法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)參加本次比對(duì)，參比實(shí)驗(yàn)室對(duì)應(yīng)代碼為1～7。

按照比對(duì)實(shí)施方案的要求，本次比對(duì)選擇傳遞標(biāo)準(zhǔn)為0.5級(jí)、0～300/600 V的交直流電壓表。采用人員直接遞送的辦法，即將傳遞標(biāo)準(zhǔn)由專用包裝盒，由上一家參比實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)人員按約定時(shí)間將傳遞標(biāo)準(zhǔn)直接送到下一家參比實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行比對(duì)實(shí)驗(yàn)。7家參比實(shí)驗(yàn)室分為兩組進(jìn)行比對(duì)實(shí)驗(yàn)，采用“花瓣式”比對(duì)路線（見圖1），主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室在一個(gè)“花瓣”的參比實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)前后，對(duì)傳遞標(biāo)準(zhǔn)的示值進(jìn)行一次測(cè)量，以驗(yàn)證傳遞標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性，以此確認(rèn)這一個(gè)“花瓣”的參比實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)是否有效。

圖1 比對(duì)路線

1.3 比對(duì)方案

參比實(shí)驗(yàn)室依據(jù)各自單位的具體情況，只需采用各自單位相應(yīng)等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)裝置按JJG 124-2005的要求進(jìn)行檢定，進(jìn)行不確定度的評(píng)估，最后填寫統(tǒng)一的比對(duì)報(bào)告，并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)上報(bào)主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室。由于交直流電壓表在滿量程的示值誤差最具有代表性，因此本次比對(duì)選取300 V和600 V，分為交流（頻率為50 Hz）和直流部分，以上行程的值進(jìn)行不確定度評(píng)定。

2 傳遞標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性、比對(duì)參考值的確定及比對(duì)結(jié)果處理

2.1 傳遞標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性

比對(duì)開始后，在每次閉環(huán)結(jié)束前后，主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室對(duì)傳遞標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了穩(wěn)定性的監(jiān)控測(cè)量，以確保整個(gè)比對(duì)期間傳遞標(biāo)準(zhǔn)交直流電壓表的穩(wěn)定、可靠。在比對(duì)期間傳遞標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性均滿足要求。傳遞標(biāo)準(zhǔn)在比對(duì)期間的不穩(wěn)定性對(duì)測(cè)量結(jié)果引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uei按式（1）計(jì)算，不穩(wěn)定性對(duì)測(cè)量結(jié)果引入的擴(kuò)展不確定度Uei按式（2）計(jì)算。比對(duì)期間傳遞標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性數(shù)據(jù)及不穩(wěn)定性對(duì)測(cè)量結(jié)果引入的不確定度見表1。

式中：R—— 極差；

C—— 極差系數(shù)（本次測(cè)量次數(shù)為三次，查表得極差系數(shù)為1.69）

表1 比對(duì)期間傳遞標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性數(shù)據(jù)及不穩(wěn)定性對(duì)測(cè)量結(jié)果引入的不確定度

2.2 各參比實(shí)驗(yàn)室上報(bào)的比對(duì)結(jié)果

各參比實(shí)驗(yàn)室上報(bào)的比對(duì)結(jié)果見表2。

2.3 比對(duì)參考值的確定

采用更高等級(jí)的數(shù)字多用表8508A對(duì)傳遞標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量所得的值和評(píng)定的擴(kuò)展不確定度作為本次比對(duì)的參考值和參考值的擴(kuò)展不確定度。數(shù)字多用表8508A的技術(shù)參數(shù)如下：

直流電壓1 000 V量程：MPE：±（0.000 55%×示值+0.000 05%×量程）。

交流電壓1 000 V量程，40 Hz～10 kHz：MPE：±（0.011 5%×示值+0.002%×量程）。

比對(duì)的參考值及其擴(kuò)展不確定度見表3。

表2 各參比實(shí)驗(yàn)室上報(bào)的比對(duì)結(jié)果及其擴(kuò)展不確定度的匯總表

表3 比對(duì)的參考值及其擴(kuò)展不確定度

2.3 比對(duì)結(jié)果處理——En值判定方法

1）結(jié)果評(píng)價(jià)方法

比對(duì)結(jié)果用En值對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)定

式中：ylab—— 參比實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量值；

yref—— 參考值；

Ulab—— 參比實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量不確定度（k= 2）；

Uref—— 參考值的測(cè)量不確定度（k= 2）；

Uei—— 傳遞標(biāo)準(zhǔn)在比對(duì)期間的不穩(wěn)定性對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響（k= 2）

2）比對(duì)結(jié)果一致性的判定原則

|En|≤1，為比對(duì)結(jié)果為滿意，|En|＞1，為比對(duì)結(jié)果為不滿意。

3 比對(duì)結(jié)果

本次量值比對(duì)工作，各實(shí)驗(yàn)室非常重視，做了充分準(zhǔn)備，比對(duì)過程認(rèn)真仔細(xì)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。比對(duì)實(shí)驗(yàn)從2017年8月1日開始至2017年9月12日結(jié)束，7家參比實(shí)驗(yàn)室按比對(duì)實(shí)施方案要求完成了比對(duì)實(shí)驗(yàn)，并在完成各自測(cè)量工作后在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)提交了比對(duì)原始數(shù)據(jù)、比對(duì)報(bào)告和不確定度等相關(guān)資料。

各參比實(shí)驗(yàn)室的En值以最終上報(bào)的比對(duì)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，詳見表4。

表4 各參比實(shí)驗(yàn)室的En值

由|En|值判斷結(jié)果可以看出，各參比實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量能力及不確定度評(píng)定符合要求，比對(duì)結(jié)果滿意。

4 比對(duì)結(jié)果分析

4.1 測(cè)量結(jié)果表述的規(guī)范性

在最終結(jié)果的報(bào)告中，表述應(yīng)規(guī)范；實(shí)施方案要求測(cè)量結(jié)果的讀數(shù)有效位數(shù)不少于5位，應(yīng)修約到其末位與不確定度末位一致，測(cè)量結(jié)果以上升值電壓值上報(bào)；不確定度評(píng)定時(shí)，300 V和600 V分別是交流（頻率為50 Hz）和直流部分，以上行程的值進(jìn)行實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差的計(jì)算，并以絕對(duì)形式上報(bào)。但有兩家測(cè)量結(jié)果以上行程和下行程的平均值來表示，有1家測(cè)量結(jié)果有效位數(shù)只有4位，有1家上報(bào)的測(cè)量結(jié)果中交流300 V有誤，有兩家擴(kuò)展不確定度以相對(duì)形式來表示，有兩家擴(kuò)展不確定度在交流300 V與直流600 V搞錯(cuò)，有1家在比對(duì)結(jié)果報(bào)告中未填寫比對(duì)開始和結(jié)束日期 (經(jīng)核實(shí)確認(rèn)后，5家參比實(shí)驗(yàn)室重新遞交了比對(duì)結(jié)果報(bào)告）。

4.2 測(cè)量不確定度的評(píng)定

本次測(cè)量不確定度的評(píng)定依據(jù)采用了JJF 1059.1-2012和JJG 124 - 2005檢定規(guī)程相一致的評(píng)定方法。

在不確定度評(píng)定過程中，由被測(cè)交直流電壓表的測(cè)量不重復(fù)引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度有4家以測(cè)量二次平均值進(jìn)行計(jì)算；有3家標(biāo)準(zhǔn)不確定度書寫錯(cuò)誤，如u（VX）、u（VN） 寫成u（IX）、u（IN） 或 |Ci|u（Vi） 寫成|Ci|u（Ii）；有兩家把電壓單位V寫成電流單位A。有1家把標(biāo)準(zhǔn)器的準(zhǔn)確度應(yīng)為：MPE：±(0.03%讀數(shù)+0.02%滿度)寫成了MPE：±(0.01%讀數(shù)+0.02%滿度)。

4.3 原始記錄及檢定證書規(guī)范性和完整性

檢定原始記錄和檢定證書的內(nèi)容應(yīng)符合檢定規(guī)程要求，檢定證書還應(yīng)滿足國家質(zhì)檢總局對(duì)檢定證書的要求。從提供的原始記錄及檢定證書看，部分參比實(shí)驗(yàn)室的檢定人員對(duì)原始記錄和檢定證書規(guī)范性、完整性、一致性以及對(duì)JJG 124 - 2005檢定規(guī)程理解和掌握程度不夠，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）原始記錄、檢定證書的規(guī)范性、完整性

（1）原始記錄格式中未包含JJG 124 - 2005檢定規(guī)程中的全部檢定項(xiàng)目，有的原始記錄格式和檢定證書內(nèi)頁格式中缺少檢定項(xiàng)目如外觀檢查、偏離零位；有的原始記錄格式無檢定地點(diǎn)、平均值和標(biāo)度尺長度，因?yàn)閮x表標(biāo)度尺和儀表準(zhǔn)確度等級(jí)要確定修約間隔。

（2）有的原始記錄未填寫檢定證書編號(hào)、檢定結(jié)論、外觀檢查、量程和頻率等信息；有的原始記錄中檢定項(xiàng)目偏離零位僅填寫“符合要求或合格”，缺少原始數(shù)據(jù)。

（3）有的檢定證書上交流未注明50 Hz頻率，在檢定證書上有1家計(jì)量器具名稱寫成“電壓表”。

（4）有的原始記錄和檢定證書中檢定結(jié)論未注明0.5級(jí)合格。

2）原始記錄和證書的一致性

有的原始記錄和檢定證書中的檢定地點(diǎn)不一致、信息不詳細(xì)，有的就寫“受檢單位”；有的檢定證書信息大于原始記錄信息，如檢定證書上有標(biāo)準(zhǔn)器證書信息、實(shí)際值（格數(shù)）和有效期等而原始記錄中則無。

3）對(duì)規(guī)程理解和掌握程度

（1）根據(jù)JJG 124- 2005檢定規(guī)程6.3.1.3規(guī)定：凡公用一個(gè)標(biāo)度尺的多量程儀表，只對(duì)其中某個(gè)量程（稱全檢量程）的范圍內(nèi)帶數(shù)字的分度線進(jìn)行檢定，而對(duì)其余量程（稱非全檢量程）只檢量程上限和可以判定最大誤差的分度線。有的參比實(shí)驗(yàn)室非全檢量程沒有選擇可以判定最大誤差的分度線進(jìn)行檢定而選擇其他。

（2）JJG 124- 2005檢定規(guī)程6.3.1.5規(guī)定：對(duì)于有額定頻率范圍及擴(kuò)展頻率范圍的交直流兩用表，還應(yīng)在額定頻率范圍內(nèi)上限頻率、擴(kuò)展頻率的上限分別檢定量程上限和可以判定最大誤差的分度線。7家參比實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)裝置證書上有2家僅限工頻頻率或50 Hz，有2家沒注明頻率范圍，有3家頻率上限為70 Hz；而這次比對(duì)樣品的頻率范圍是50～60 Hz，5家參比實(shí)驗(yàn)室沒按規(guī)程6.3.1.5的要求選擇60 Hz進(jìn)行檢定。

5 結(jié)語

通過對(duì)比對(duì)中存在的問題的剖析，建議各參比實(shí)驗(yàn)室認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部管理，進(jìn)一步規(guī)范對(duì)三表（電壓表、電流表、功率表）的檢定工作，加大對(duì)檢定規(guī)程和測(cè)量不確定度的評(píng)定方法的培訓(xùn)學(xué)習(xí)。

這次參比實(shí)驗(yàn)室的所有測(cè)量點(diǎn)的|En|值均小于1，表明參比實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量結(jié)果與參考值在合理的預(yù)期之內(nèi)，滿足開展上海市交直流電壓表量值傳遞的要求。