準確度等級
誤差在規定極限內的測量儀器等別
準確度等級是指符合一定的計量要求,使誤差保持在規定極限以內的測量儀器的等別、級別。
準確度等級還分3等級:準確度等級分低準確度、中準確度和高準確度。
測量用電流互感器精度:0.1(s),0.2(s),0.5,1.0,2.0。
保護用電流互感器精度:5P,10P。
電壓互感器精度:0.2,0.5,3P,6P。
在《VIM》及《JJF》中,準確度等級(accuracy class)指測量儀器儀錶符合一定的計量要求,使誤差保持在規定極限以內的測量儀器的等別、級別。等(order)與級(class)在計量學中是兩個不同的概念。計量技術規範JJG1027-91《測量誤差及數據處理》中早已明確。等是一種按測量不確定度大小所劃分的檔次。級是一種按測量儀器示值誤差大小所劃分的檔次(關於不確定度的定義與示值誤差的定義,包括器具的示值誤差定義,請參閱《JJF》)。例如:量塊既分等也分級,標準電池也分等也分級,而標準活塞壓力計則只分等沒有級。有些儀錶的級別是引用誤差(相對最大允許誤差的一種)劃分的,我們說某測量儀器符合某個等別或級別,是定性地綜出了該儀器的準確度。
在正常的使用條件下,儀錶測量結果的準確程度叫儀錶的準確度。引用誤差越小,儀錶的準確度越高,而引用誤差與儀錶的量程範圍有關,所以在使用同一準確度的儀錶時,往往採取壓縮量程範圍,以減小測量誤差。在工業測量中,為了便於表示儀錶的質量,通常用準確度等級來表示儀錶的準確程度。準確度等級就是最大引用誤差去掉正、負號及百分號。準確度等級是衡量儀錶質量優劣的重要指標之一。
準確度等級習慣上稱為精度等級。
儀錶精度=(絕對誤差的最大值/儀錶量程)*100%
以上計算式取絕對值去掉%就是我們看到的精度等級了。
儀錶精度是根據國家規定的允許誤差大小分成幾個等級的。某一類儀錶的允許誤差是指在規定的正常情況下允許的百分比誤差的最大值。
一、我國工業儀錶精度等級有:0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.35、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等。
級數越小,精度(準確度)就越高。
二、工業過程測量和控制用檢測儀錶和顯示儀錶精確度等級有:0.01,0.02,(0.03),0.05,0.1,0.2,(0.25),(0.3),(0.4),0.5,1.0,1.5,(2.0),2.5,4.0,5.0;共16個,其中括弧里的5個不推薦使用。依據標準為《GBT 13283-2008工業過程測量和控制用檢測儀錶和顯示儀錶精確度等級》。
精度數字越小說明儀錶精確度越高。
絕緣電阻表主要用於測量電氣設備的絕緣電阻,絕緣電阻的測量對於保證電氣設備產品質量,保護工作人員和運行設備的安全具有重要的意義。絕緣電阻表屬於直接作用模擬指示電測量儀錶,由於它的讀數以兆歐為單位,所以俗稱“兆歐表”。
絕緣電阻表是國家強制檢定的計量器具,在使用前必須按照檢定規程規定的檢定周期進行檢定,合格後方可使用。
絕緣電阻表是否符合其準確度等級,主要是通過基本誤差的檢定來判斷的。在JJG622-1997《絕緣電阻表(兆歐表)》檢定規程中,對於絕緣電阻表準確度等級分5級:1.0、2.0、5.0、10.0、20.0,其基本誤差是用相對誤差表示的。在標度尺測量範圍(有效範圍)內,每條選定分度線的基本誤差應不超過所對應絕緣電阻表的準確度等級。以前生產的絕緣電阻表的基本誤差是按標尺弧度定義的,即以儀錶的弧長誤差與標尺總弧長之比的百分數表示。
表1 絕緣電阻表(兆歐表)
(1)絕緣電阻表的選用
主要是選擇絕緣電阻表的電壓及其測量範圍,絕緣電阻表的額定電壓要根據被測設備的耐壓要求選擇。選用中,為了設備的安全,切不可選用電壓過高的絕緣電阻表,以免將被測設備絕緣擊穿。同樣不能選用過低絕緣電阻表,因為這樣測量的結果,不能反映出被測對象在額定的工作電壓下的絕緣電阻,因此選用時絕緣電阻表的電壓不能過高,也不能過低。通常對於何種電氣設備選用何種絕緣電阻表,在相應的標準及檢定規程中都有明確的規定。
其次,絕緣電阻表的阻值測量範圍也要與被測絕緣電阻的範圍相符合,以免引起過大的讀數誤差。有些絕緣電阻表標度尺上的讀數不是從零開始的,而是從1MΩ或2MΩ開始的,這種絕緣電阻表就不適宜用在測量潮濕中
的低壓設備的絕緣電阻,因為這時設備的絕緣電阻有可能小於1MΩ,在儀錶標度尺上得不到讀數,容易誤認為絕緣電阻為零而造成錯誤。
(2)絕緣電阻表使用前的準備
絕緣電阻表在使用時,要放置平穩,以免搖動發動機手柄時,表身搖動而影響讀數,帶水平調節器的絕緣電阻表,要現調好水平位置。
測量前應對絕緣電阻表進行初步試驗。在未接上被測設備之前,使“L”、“E”端開路,接通電源或搖動發動機搖柄,指針應指在∞的位置,不得偏離標度線的中心位置±1mm,若有無窮大調節器旋鈕,則應能調到∞分度線,且有餘量。然後將絕緣電阻表“L”、“E”端短路,接通電源或搖動發動機搖柄,指針應指在0分度線上,不得偏離標度線的中心位置±1mm。
(3)絕緣電阻表的接線
絕緣電阻表有三個接線端,“L”線路端鈕、“E”接地端鈕、“G”屏蔽端鈕。在進行一般測量時,只要把被測電阻接在“L”、“E”之間就可以了。但必須是“L”接在被測物與大地絕緣的導體部分,而“E”接被測物的外殼。
測量不確定度是現代誤差理論的核心內容,自1993年國際標準化組織(ISO)等七個國際組織共同制定了《測量不確定度表示指南》(GUM),建立了在測量中評定和表達不確定度的一般規則以來,測量不確定度已成為表達測量結果的法定的主要形式與基本方法。在我國,1999年由國家質量技術監督局正式出版了國家計量技術規範JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》,這是一個與GUM等同的評定與表示測量不確定度的技術規範,從而解決了國內測量結果的表示方法與形式的國際統一問題。
隨著測量不確定度知識的逐漸普及,使計量人員樹立了較為嚴格和規範的測量結果表示的觀念,但是由於計量學科本身發展的特性,在大量測量儀器的特性評定中,仍然採用傳統的“誤差”形式對測量結果進行處理並據此評定儀器的計量特性。而隨著新版計量檢定規程的修訂,測量不確定度的因素在測量儀器特性評定中也越來越得到充分的考慮和應用。
計量學範疇內的測量儀器可以包括計量器具(單獨或連同輔助設備一起用以進行測量的器具)、實物量具、標準物質、測量系統等各類用於測量和量值溯源的儀器。測量儀器的特性主要包括準確度等級、重複性、響應特性、靈敏度、鑒別力、分辨力、穩定性、漂移、響應時間等內容,根據儀器的不同而有差異。
評定測量儀器的特性的項目、技術要求和方法,必須依據相應的檢定規程、校準規程、技術標準、儀器說明書以及其他相關的技術文件,評定形式一般採用型式評價、檢定及校準3種形式。其中檢定是“依照檢定規程的要求,通過具體的操作,確定測量儀器的計量特性是否符合法定要求,並出具證書或加蓋印記以判斷其是否合格”的過程,它由於具有法律性和符合性,因此更為常用,而且在我國往往是強制執行的。
在檢定中,測量儀器的準確度等級根據常見應用劃分,從而保證在應用中可以便捷地選用適當的測量儀器。經檢定合格的測量儀器,檢定證書中通常提供信息說明其達到某準確度等級要求,或其達到的最大允許誤差或極限誤差,這就是檢定的符合性的具體體現。因此,準確度等級是測量儀器特性評定需要考慮的一個基本特徵量。
準確度等級指符合一定的計量要求,使誤差保持在規定極限以內的測量儀器的等別、級別。將測量儀器的多個相關計量特性要求進行合理組合,規定為特定的準確度等級,目的是有利於量值傳遞或溯源,有利於測量儀器的組織生產和合理選用。其中等別根據計量器具、特別是標準計量器具的實際值的擴展不確定度檔次劃分,以等別劃分的儀器按實際值或依據示值誤差評定結果對示值修正後使用。級別根據計量器具最大示值允許誤差大小的檔次劃分,以級別劃分的儀器直接使用示值,不需要修正。有些儀器的準確度等級只能按等劃分,如活塞式壓力計;有些計量器具的準確度等級只能按級劃分,如經緯儀;有些儀器的準確度既可以用等表示又可以用級表示的,如量塊。然而參考國外的使用慣例,按照準確度級別進行儀器的特性評定仍然是主流,在國內的眾多量具特性評定中,也是主要以準確度級別為劃分依據。
(1)計量標準的測量不確定度比
用計量標準來檢定測量儀器時,由於標準器具、檢定方法、環境和人員操作等的影響,使檢定系統的標準值存在不確定度,在合格評定時,為了考查標準值對儀器檢定的影響,引入不確定度比的概念,即被檢儀器示值的最大允許誤差與標準值的不確定度之比,用TUR表示。
(2)計量標準滿足不確定度比要求的情況
當測量儀器按準確度級別進行檢定時,若滿足TUR,則可不考慮標準值的測量不確定度對儀器檢定的影響。檢定過程雖然沒有直接進行不確定度的計算,但通過對標準值規定不確定度比的要求,保證當被評定測量儀器處於合格狀態時,對示值誤差評定的測量不確定度能處於一個合理的範圍內。
例如:JJG124-2005《電流表、電壓表、功率表及電阻表檢定規程》規定,模擬三表的準確度級別(M)劃分為十級,即0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、5.0、10、20,對應的最大允許誤差為M%,周期檢定項目包括外觀檢查、基本誤差、升降變差和偏離零位。
按照規定的檢定點找出儀錶示值和與各次測量實際值之間的最大差值除以引用值,作為儀錶的最大基本誤差,並判斷是否超過對應準確度級別的允許誤差M%。本規程關於測量不確定度因素的考慮僅一條,第6.1.2.1條,“檢定時,由標準器、輔助設備及環境條件所引起的測量擴展不確定度(k取2)應小於被檢表最大允許誤差的1/3。”檢定結果的不確定度極限值通過檢定規程作出了規定,通過規定的測量儀器和方法保證檢定結果的不確定度優於最大允許誤差或誤差極限的1/3。
基於該方法檢定的儀器,給出的檢定證書往往沒有直接給出測量不確定度,而是某準確度級別合格的結論。在利用該儀錶作為測量儀器,進行不確定度分析時,當測量儀器檢定證書上給出準確度級別時,可按檢定規程所規定的該級別的最大允許誤差與其他信息進行評定。
(3)計量標準不滿足不確定度比要求的情況
當測量儀器按準確度級別進行檢定時,若不能滿足TUR的要求,則必須考慮標準值的測量不確定度對儀器檢定的影響。
1)被評定測量儀器的示值誤差Δ的絕對值小於或等於其最大允許誤差的絕對值MPEV與示值誤差的擴展不確定度U95之差時,可判為合格,即:Δ≤MPEV-U95為合格。2)被評定測量儀器的示值誤差Δ的絕對值大於或等於其最大允許誤差的絕對值MPEV與示值誤差的擴展不確定度U95之和時,可判為不合格,即:Δ≥MPEV+U95為不合格。
3)當被評定測量儀器的示值誤差既不符合合格判據又不符合不合格判據時,為處於待定區。這時不能下合格或不合格的結論,即:MPEV-95<Δ
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