山東省電力研究院計(jì)量檢測(cè)中心  范巧成

　　本文通過對(duì)國家計(jì)量檢定規(guī)程JJG596-1999《電子式電能表》(以下簡(jiǎn)稱規(guī)程)關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值這一指標(biāo)的測(cè)量分析，提出了測(cè)量這一指標(biāo)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)表的最少累計(jì)數(shù)字與基本誤差檢定時(shí)標(biāo)準(zhǔn)表的最少累計(jì)數(shù)字要求是不同的，前者應(yīng)為后者的10倍。    

　　一、問題的提出

　　原國家計(jì)量檢定規(guī)程JJG596-1989《電子式電能表》中，關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值的測(cè)量在規(guī)程第17款規(guī)定:“在額定電壓、額定頻率和標(biāo)定電流下，對(duì)功率因數(shù)為1和0.5(L)兩個(gè)負(fù)載點(diǎn)分別做不少于5次的相對(duì)誤差測(cè)量，然后按下式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值s(%)。
    
    式中:n——對(duì)每個(gè)負(fù)載點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量的次數(shù)，n≥5；γ_i——第i次測(cè)量得出的相對(duì)誤差(%)；γ——各次測(cè)量得出的相對(duì)誤差平均值(%)。即:
    
    計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值時(shí)，要用化整后的相對(duì)誤差γ(%)來計(jì)算。”
    新規(guī)程JJG596-1999《電子式電能表》對(duì)該款作了修改，將最后一段“計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值時(shí)，要用化整后的相對(duì)誤差r(%)來計(jì)算。”刪掉，也就是說計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值時(shí)，不必對(duì)測(cè)量到的各次相對(duì)誤差r(%)化整，而直接代入上式計(jì)算，這一改動(dòng)是符合數(shù)據(jù)運(yùn)算規(guī)則和微小誤差取舍準(zhǔn)則的。但是，這里還忽略了一個(gè)問題，那就是標(biāo)準(zhǔn)表的累計(jì)脈沖數(shù)沒有另作限定，還是使用了測(cè)定基本誤差時(shí)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)表的累計(jì)脈沖數(shù)的限定(見規(guī)程的表20)，筆者認(rèn)為這一限定是不夠的，不能滿足標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值這一指標(biāo)的測(cè)量要求。    

　　二、理論分析與數(shù)據(jù)比較

    計(jì)量器具特別是計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，其標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值是一個(gè)相對(duì)很小的數(shù)值，一般為其允許誤差(或擴(kuò)展不確定度)的1/5～1/10，規(guī)程的表9和表10中規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)電能表的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值允許值為其基本誤差絕對(duì)值的1/10，安裝式電能表的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值允許值為其基本誤差絕對(duì)值的1/5。對(duì)這一指標(biāo)的測(cè)量所選用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)量裝置，其標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值s_n相對(duì)于被測(cè)計(jì)量器具的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值s_x是可忽略的，一般s_n應(yīng)為s_x的1/3～1/10，否則測(cè)量出的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值s就不能說是被測(cè)對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值，而是標(biāo)準(zhǔn)和被測(cè)兩者之和，且標(biāo)準(zhǔn)占了一大部分，這一點(diǎn)在規(guī)程的表14中已作了明確規(guī)定。另外，還應(yīng)注意的是分辨力的問題，如果測(cè)量數(shù)據(jù)是從所選用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)獲得，則其分辨力至少應(yīng)為被測(cè)對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值允許值的1/10，否則在被測(cè)對(duì)象的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值允許值以內(nèi)就無法分辨。關(guān)于分辨力，一般對(duì)直流電工儀器來說取決于測(cè)量盤的個(gè)數(shù)，對(duì)模擬指示儀表取決于其分度值，對(duì)數(shù)字式儀表取決于其顯示位數(shù)，對(duì)于電子式電能表則取決于所設(shè)定的累計(jì)脈沖數(shù)。

　　通過以上分析可以看出，對(duì)計(jì)量器具或者計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值的測(cè)量，所要求的測(cè)量設(shè)備是很高的，對(duì)于電子式電能表標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值的測(cè)量，還應(yīng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)表的累計(jì)數(shù)字作一規(guī)定，以滿足分辨力的要求，它要比測(cè)定基本誤差時(shí)的累計(jì)數(shù)字要多得多。

　　例如:0.1級(jí)電子式電能表規(guī)程規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值的允許值為0.01%，用0.02級(jí)檢定裝置測(cè)量，裝置的標(biāo)準(zhǔn)偏差允許值為0.002%，測(cè)定該表的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值正常時(shí)應(yīng)在0.000%～0.010%范圍內(nèi)，也就是應(yīng)為十萬分之幾，如果我們?cè)跇?biāo)準(zhǔn)表的累計(jì)數(shù)字為10000(規(guī)程表20規(guī)定的最小值)的條件下測(cè)定基本誤差和標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值，這一累計(jì)數(shù)字對(duì)于測(cè)定基本誤差是滿足要求的，但對(duì)于測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值這一指標(biāo)就太少了。因?yàn)榧僭O(shè)重復(fù)測(cè)量次數(shù)為6次，在這種情況下最好的測(cè)量結(jié)果是6次中標(biāo)準(zhǔn)表的累計(jì)數(shù)字都相等，則標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值為0.000%；其次為6次中標(biāo)準(zhǔn)表的累計(jì)數(shù)字有5次相等，有一次比這5次多1個(gè)或少1個(gè)脈沖，我們用標(biāo)準(zhǔn)表的各次累計(jì)數(shù)字來計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值。從理論上講，這種方法是引用了最原始的數(shù)據(jù)，應(yīng)該是最可靠的，此時(shí)計(jì)算得到的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值為0.004%，也就是說0.001%、0.002%、0.003%這3個(gè)數(shù)在這種情況下是根本得不到的!

　　下面列出在重復(fù)測(cè)量次數(shù)為5次、6次和10次時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)表的累計(jì)數(shù)字與得到的除0.000%外的最小標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值(按0.0001間隔化整):

　　從上表可以看出，增加重復(fù)測(cè)量次數(shù)可以使獲得的非0最小標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值減小，但其效果不大，解決的辦法只能是增加標(biāo)準(zhǔn)表的累計(jì)數(shù)字，增加的程度可定為測(cè)定基本誤差時(shí)標(biāo)準(zhǔn)表的累計(jì)數(shù)字的10倍，也就是一個(gè)十萬分之幾的指標(biāo)是沒法在10000個(gè)脈沖中較好的分辨出來，而在100000個(gè)脈沖中可以較好地分辨出來。測(cè)定基本誤差和標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值指標(biāo)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)表的累計(jì)數(shù)字應(yīng)不少于下表要求:
    在測(cè)定電子式電能表的基本誤差時(shí)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的不確定度及標(biāo)準(zhǔn)和被檢的累計(jì)脈沖作了嚴(yán)格限定，這是符合微小誤差準(zhǔn)則的。而電子式電能表標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值這一指標(biāo)的測(cè)量，只限定檢定裝置的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值是不夠的，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)表的累計(jì)數(shù)字也應(yīng)作一限定，無論采用哪種測(cè)定方法，所選取的設(shè)定值應(yīng)使標(biāo)準(zhǔn)表有足夠的累計(jì)脈沖，以滿足分辨力的要求，否則得到的數(shù)據(jù)就不可靠。