漏电起痕试验的不确定度分析

3
0.012A
1
0.012A
2
变化
仪器电压
U4
表误差 B 均匀
3
1.516V
0.0057 1/Ω
0.009A
2
合成标准不确定度：Uc＝0.02A
包含因子：kp＝2.78
扩展不确定度：Up＝0.06A
4
4 检测实验室应用测量不确定度评定的几点建议
4.1 检测实验室评定不确定度时可以简化的项目
对于检测实验室,在进行测量不确定度的评定时,中国实验室国家认可委员会(CNAL)2001 年提出 了几项简化建议[5],[6]:
±5Ω ·cm 时，引起的最大试验电流变化为±0.02A，认为服从均匀分布，因而取K = 3 ，故
3
U 3 = 0.02 / 3 = 0.012A
灵敏系数：
C3＝1
估计其可靠性为50%，则
自由度：
ν3
=
1× 2
1 (50%) 2
=2
④ 试验电压误差引起的不确定度分量 U4（B类不确定度）
电压表为1.5级合格，试验中电压设定值为175V，故试验电压的极限偏差为±175V ×1.5 % = ±2.625V ,
1
铂电极 试样
支撑
滴液针 60°
4±0.1
≥15
砝码
绝缘杆 30～40
图 1. 试 验 装 置
CTI值的测定：调节电压到一个预先选择好的值（本文试验设定 175V）进行试验，直到试样经受 住 50 滴溶液或在 50 滴内出现破坏（I ≥0.5A）为止，接着在试样的其它试验点上施加更低或更高的电 压在做试验，直到得出在五个不同点上对于 50 滴溶液不发生破坏的最大电压值，如果将这个最高电压 值降低 25V，在试样的另外五个点上做进一步试验（即 100 滴溶液试验），直到 100 滴溶液试样也没有 发生破坏的话，则这个最高电压值就是CTI[3]。本次试验测得的CTI＝175V
+ 14 × 0.014 50
0.02 4 + 14 × 0.012 4
2
+ 0.0057 4 × 1.5164 2
=4
k p = tp (ν eff ) = t0.95(4)＝2.78
3.3.4 扩展不确定度评定
U p = k p ×UC (I ) = 2.78 × 0.02＝0.0556 ≈ 0.06A
3.2 分析不确定度来源
c(Im ) = 1 U 2 (I) =U 2 (Im )
（3）
分析不确定度来源时，应从设备、人员、环境、及被测对象几个方面全面考虑，不可遗漏，也不
可重复[4]。影响本次试验的因素归纳起来主要有以下几个方面：
①人员操作及环境温度的影响；②试样的预处理情况；③试样表面平整状况及试样尺寸、厚度；
关键词：测量不确定度；评定；漏电起痕试验
1 引言
实验室是向社会各界提供检测数据和检测结果的技术机构，它的产品是校准报告或检测报告中的 测量结果。当前，实验室是否有能力向社会出具高质量的检测报告并得到社会各方面的信赖和认可， 已成为能否适应市场经济需求的核心问题。而不确定度是国际公认的用来评定测量结果质量的参数， 是报告度量的尺度,能够看出报告质量的水平和价值的高低，可以定量说明一个实验室的水平程度，所 以在测量检测领域中普及不确定度势在必行。ISO/IEC17025《检测和校准实验室能力的通用要求》中 规定：计量校准实验室和检测实验室都应该具有评定测量不确定度的程序、具有对每一项有数值要求 的测量结果进行不确定度评定的能力。
认为服从均匀分布, 因而取K = 3 ，故
U 4 = 2.625 / 3 = 1.516V
由于： I = U / R (试验仪的可变电阻器调节到两电极间的短路电流为1A，即电阻为175Ω)
灵敏系数：
C4
=
∂I
/ ∂U
=1/
R
= 1/175
=
0.0057
1 Ω
则由于电压波动引起的电流不确定度
U
′
4
为：
+
C22U
2 2
+
C32U
2 3
+
C42U
2 4
= 12 × 0.0062 +12 × 0.012 + 12 × 0.0122 + 0.00572 ×1.5162
= 0.019A ≈ 0.02A
3.3.3 有效自由度和包含因子的计算
ν eff
=
µ
4 c
∑c
4 i
u
4 i
νi
= 14 × 0.006 4 4
3.3.5 不确定度汇总和报告
漏电起痕检测试验（包括CTI和PTI的测定，均为 175V），测量电流的扩展不确定度Up＝0.06A（Up 由合成标准不确定度Uc(I)＝0.02A，按置信水准p=0.95，自由度v＝4 所得t分布临界值，包含因子kp=2.78 而得）不确定度汇总表见表 2。
测量电流I＝0.14A±0.06A（kp=2.78，p=0.95）
（5） 由于某些检测方法的性质,决定了无法从计量学和统计学角度对测量不确定度进行有效而严 格的评定,这时至少应通过分析方法,列出各主要的不确定度分量,并作出合理的评定。同时应确保测量 结果的报告形式不会使用户造成对所给测量不确定度的误解。
4.2 日常检测工作中对测量不确定度进行合理的评定
测量不确定度能够体现测量结果的质量，不确定度愈小，表明实验室的测量质量愈高，而测量质 量的好坏与测量结果的使用直接相关。因此通过对测量结果不确定度的比较，不仅为用户选择相应级 别的实验室提供依据，而且通过对不确定度的影响因素的分析，可为科研实验人员和仪器开发人员改 进分析方法及改善仪器的性能提供参考。因此检测实验室应尽可能在日常检恻工作中对测量不确定度 进行合理的评定[1]。
分布，因而取K = 3 ，故
U 2 = 0.02 / 3 = 0.01A
灵敏度系数：
C2＝1
估计其可靠性为90%，则
自由度：
ν2
=
1× 1 2 (10%) 2
= 50
③ 电解液NH4Cl 溶液电阻率变化引起的不确定度分量 U3 （B类不确定度）
电解液NH4Cl 溶液的电阻率在(23 ±1)℃时为(395 ±5)Ω ·cm，通过实验可知，当电阻率变动范围为
（1）对检测实验室,有些检测Ａ类评定分量占主导地位,Ｂ类评定分量可以忽略不计。（2）对检测 实验室可以不给自由度。
（3）合成时,可以不考虑相关性。
（3）ｋ可以统一取 2。
（4） 对于某些广泛公认的检测方法,如果该方法规定了测量不确定度主要来源的极限值和计算结 果的表示形式,此时,在实验室遵守该检测方法和测量结果报告要求的情况下,即被认为符合要求。
0
0 0.0004
0 0.0004
0 0.0008
U1 = U (A) = S(I ) = S(I ) = n
n
∑(Ii − I )2
i =1
= 0.006 A
n(n − 1)
灵敏度系数：
C1＝1
自由度：
v1=5-1=4
② 漏电起痕的电流表示值误差引起不确定度分量U2（B类不确定度）
电流表为1.5级合格，最大量程为1A，引起的示值误差±0.02A（共50格） 由它测得的数据服从正态
① 测量重复性引起的不确定度 (A 类不确定度)
重复测量五次（每次 50 滴溶液，取其最大电流值）的结果见表 1 表 1：
第 i 次 仪表最大电流读数 残 差 （Ii－ I ）
残差平方
(Ii
−
I
2
)
1
0.14
2
0.16
3
0.14
4
0.12
5
0.14
∑
0.7
I
0.14
不确定：
0 0.02
0 -0.02
表 2 不确定度汇总表
标准不确 不确定 类 概率 分布 标准不确 灵敏系数
定度分量 度来源 型 分布 除数 定度U（xi）
Ci
U1 重复测量 A
t
1
0.006A
1
仪器电流
U2
表误差 B 正态 3
0.010A
1
自由 Ci ×U（xi） 度
0.006A
4
0.010A
50
4
电解液溶
U3 液电阻率 B 均匀
U4′＝C4 ×U(V ) = 0.0057 ×1.516 = 0.009 A
估计其可靠性为50%，则
自由度：
ν4
=
1× 2
1 (50%) 2
=2
3.3.2 合成不确定度的分析及其计算 由于u1、u2、 u3、u4相互独立，互不相关，故合成标准不确定度uC(I)可按式(3)得出:
Uc(I) =
C12U12
④由于时间持续 2s 人员读数误差的影响；⑤试验液滴的大小；⑥液滴滴落的间隔时间；⑦电解液的电 阻率和纯度；⑧试验电压表准确度；⑨试验电流表准确度等几个方面。
由于本试验是在温度 23℃±5℃，空气不流动的环境下，试验人员操作、试样预处理和试品尺寸厚
度的选择均严格按照GB/T4207-2003 的标准进行试验，视为规范化测量，所以对于人员操作及环境温 度的影响、试样的预处理情况、试样表面平整状况及试验尺寸、厚度引起的影响可以忽略。对于时间
2 漏电起痕试验
电工产品中使用的多种固体绝缘材料在电场和污染介质联合作用下，常常会逐步形成导电通道— —漏电痕迹和电腐蚀引起电气短路。漏电起痕试验主要是模拟电器产品在实际使用中不同极性带电部 件在绝缘材料表面沉积的导电物质是否引起绝缘材料表面爬电、击穿短路和起火危险而进行的检验， 是评价固体绝缘材料在上述电场和污染电解液联合作用下耐受能力的一种重要试验方法。因此，漏电 起痕试验是电器通用检验项目中的重要安全参数。