导体直流电阻测量结果不确定度评价方法

随着实验室国家认可工作的开展，要求实验室通过参加能力验证来验证实验室出具有效数据和结果的能力。实验室参加能力验证时应根据组织者要求，对自己出具的测量结果的测量不确定度做出评价。2017年8月，本实验室参与了由上海国缆检测中心有限公司组织的电线电缆产品导体直流电阻测量能力验证计划，对本次不确定度测试所得出的结果进行剖析阐述评定，评定时依据《导体直流电阻测量作业指导书》要求的《电线电缆电性能试验方法 第4部分：导体直流电阻试验》（GB/T3048.4—2007）和《测量不确定度评定与表示》（JJF1059—1999）规定，评价方法如下。

1　直流电阻测量不确定度分析

1.1　试样制作和测量方法描述

依据《电线电缆电性能试验方法 第4部分：导体直流电阻试验》（GB/T3048.4—2007）和《作业指导书》将试样绝缘留1m作为测试部分的导体，每边留5cm接测试线，电桥电压线靠近绝缘部分；试样放置和试验过程中，温度在要求范围内19.8℃，变化≤0.2℃，空气湿度为52%RH，满足作业指导书要求，用QJ44型双臂电桥测试1m×4mm²×1m的试样电线导体电阻。如果电桥对臂阻值的乘积相等，则检流计指零，此时测量盘的度数也就是被测电阻值。而后，用温度修正系数修正到标准温度20℃，并换算到每千米的电阻值。

1.2　试验室测试环境要求

《电线电缆电性能试验方法 第4部分：导体直流电阻试验》（GB/T3048.4—2007）中规定：型式试验时测量应在环境温度为15～25℃和空气湿度≤85%的室内进行，在试样放置和试验过程中温度的变化应≤±1℃。0.1℃为所使用的温度记得最低精准度，从地面向上1m高，与对应墙面10cm远，并与试样距离≤lm，这是温度计放置的最佳位置，温度计与试样应保持一致高度。热辐射与对流也会对实验结果产生影响，需要避免出现在实验场地的。由于目前的测试技术只能用环境温度代替导体温度，但在测试过程中由于环境温度一直处于变化波动之中，测试温度的取值是本文讨论的一个要素。

1.3　试验样品、仪器及方法

在进行实验时，选择QJ44型双臂电桥，所选样品为组织者提供的1×4mm²×1m聚氯乙烯绝缘电线。

测试方法采用传统的双臂电桥测电阻的方法，测试在空调室内控制环境测试条件为：环境温度20±0.5℃，湿度62%。

2　导体电阻测量不确定度的评定

2.1　数学模型

导体测量不确定度评定的数学模型通常运用电子计算公式对其进行计算，见式（1）：

2.2　不确定度来源

设备不完善、测量方法不同、周围环境条件、认知能力不同等都会对测量的试验数据造成影响，这也就是误差产生的原因。所谓人“真值测量”在现实生活中是不存在的，在实际生活和工作过程中所得到的测量值仅仅是“合理赋予被测量的值”。这些值具有不确定度，分散性即代表不确定度。该值代表了测量结果的可依赖程度，分散性通常是以一定范围的形式出现，测量结果如果落入该范围内，代表有一定可信度。如果没有落入该范围内，则表示测量结果不可靠，还可以说其是测量结果的指标值。在具体物力测量的结果中，必须给出相应的不确定度，方便在对该值进行应用的时候，相关人员可以对其可信度进行评价。除此之外，测试结果之间带来的可比性也会大幅度提高。在通常的情况下，会将不确定度分为两类进行评定，即A类和B类。所谓A类评定，其实就是得到某些观测值后，经过统计和分许计算其是否合理的方法。在进行测量的过程中，观测值不能测量得到，一般是经过详细的统计分析所得到。如果时间条件或者所用资源条件不够充分，那么可以凭借A类评定方法进行不确定度的确认；如果在评定的过程中只应用了非统计的方法，那么定义该方法为B类评定方法.

一般来说，导体直流电阻值不确定的因素主要有：

因为该实验在空调室内进行，测量后静置0.5h以上再进行第二次测量。在测量的过程中尽量控制测量时间，因为温度变化量较强，所以温度计误差值和环境温度所引起的不确定性可以忽略不计。另外，在测量的过程中，钢卷尺热胀系数引起的不确定度分量忽略不计；电桥、温度计灵敏度阈引起的不确定度分量可忽略不计。

2.3　导体自流电阻R20小确定度的评定

通过对相关公式进行分析可以得出电阻测量时对其有影响的各类因素，并对各种因素带来的不确定度进行合理分析。

2.3.1　分量t测量时的环境温度不确定度的分析

由于使用的温度计为水银温度计，那么可以知道环境温度t=21.5℃，水银温度计通常情况下0.4级为其精准度等级，这就得出在这一时间段内温度变换的半宽为0.4℃的变化范围。

（2）

2.3.2　分量L试样长度测量不确定度分析

在电阻夹上L=999.2mm这是电位夹内侧的标定值，在分析报告中有关于电阻夹长度的分析，从这些分析中可知道不确定度u₁=0.31mm，K=2为夹具在拓展中存在的，利用所得到的数值进行计算u（L）₁=0.15mm。但在实际测量过程中，被测样品长度不完全校直，试样长度一般要大于夹口标准距离999.3mm。通过试验验证，一根校直的BV线，在一段固定，另一端松动0.5mm的距离时，这种松动用肉眼可以较为明显的识别出，因此按这种经验保守取法是试样长度带来的不确定度u（L）₂=O.5mm。

通过这些研究可以得出，长度会给夹具与试样带来相应的不确定度u（L）计算见式（3）：

 （3）

3　不确定度分量评定

3.1　的计算

表1　测试数据

本次参加能力验证结果为满意，通过此次不确定度评定方法，可以为其它测试结果不确定度评定提供参考。

4　结语

综上所述，本次测量仅对两个分量的不确定度进行分析而得出结果满意，反映出本试验室对试验样品的制备，测试环境的控制以及对测试过程控制比较好。文章是在测试次数较少的情况下对测试结果进行了不确定度评定，为不确定度评定提供了范例。测试结果不确定度评定是不同学科之间交流的需要，也是测量技术发展的需要。

参考文献

[1]电线电缆电性能试验方法　第4部分：导体直流电阻试验：GB/T 3048.4—2007 [S]．北京：中国标准出版社，2008.

[2]陈玉明，宋文．导体直流电阻测量不确定度评定研究[J]．电线电缆，2009，（1）.

收稿日期：2018-06-04

作者简介：孙腊明（1974-），男，湖北安陆人，中国水利水电第五工程局有限公司电气试验工程师，研究方向：电气设备试验调试。