电线电缆绝缘厚度测量不确定度的评定

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　　摘 要：电线电缆的绝缘层关系到其生产和使用安全，因此是电线电缆行业中必不可少的检测项目。因为电线电缆的特殊性，其生产检验往往是通过电子仪器，以保证其产品质量合乎标准。但是对于这种检测是否存在不确定因素的影响就需要利用不确定度的评定来衡量。这种方式主要是利用多次测量的验证来对检测结果进行评价。
　　关键词：检测原理评价检测不确定度
　　
　　一、电线电缆的绝缘层厚度测量简介
　　在电线电缆的生产和使用的过程中，绝缘层是将电缆的导电芯材与外界进行隔绝的重要保护层，这个保护层可以将电流与外界和其他电器元件隔离开来，是避免用电事故的重要保护层。其材料的要求也十分严格，对于其生产过程中绝缘层的厚度在相关的规定中也有着明确的要求。这就要求电缆的绝缘层一定要保证质量尤其是厚度的指标，必须满足国家标准，而且在生产中需要最大限度的控制其偏心率，因此研究电线电缆绝缘层的厚度测量是有着重要意义的。下面就测量的过程和设计进行简要的介绍，以方便对其测量不确定度评定的阐述。
　　1、绝缘层测量的原理
　　目前在计量和检定部门对电线电缆厚度等几何参数的测量仍然采用的是传统的基于机械投影仪的人工测量方法。一般投影仪的放大倍数在10倍以上，特征是设有托物台，托物台下方设有灯光电源装置，垂直于托物台上固定有支杆，支杆上固定有升降装置，升降装置上固定有能自动变焦的数码摄像头。通过旋转旋钮可带动数码摄像头上下移动，实物的影像信号经数码摄像头等处理图像的形式投影到屏幕上，在数码摄像头自上而下的移动过程中，屏幕上所显示的投影图像也随之由大变小。注意：测量时首先要将电线电缆的绝缘层图像移至视场的中央。对于最普通的类型，如测量单芯圆形电缆绝缘层厚度，需要每隔60度测量对称的三对点，记录每个位置的电缆内外层读数，转动60度之后要重新进行相同操作，直至测完6组数据，求得6组数据中的最小值、算术平均值作为电缆绝缘层最小厚度和平均厚度。这种传统的测量方法测量电缆绝缘参数有很大的光学测量优势，但是带入了较多的人为、仪器误差，影响到了测量的准确性。
　　二、电线电缆绝缘厚度测量的不确定评定
　　在电缆和电线的绝缘层测量过程中，方法和原理较为复杂和多样，因此在测量的过程中往往会出现一定的误差，即需要对其测量的准确性和有效性进行评定，电线电缆的厚度测量结果不但会影响其合格的判断，也会涉及到绝缘抗张强度和断裂伸长率等向指数的判定，特别是其检验的结果接近其检测对象的极限值，只有给出测量结果的不确定度才能进行准确的判定。当客户对检验有不确定度的 要求时，检测实验室也可以提供测量不确定性的分析报告。目前在电线电缆的检测领域，对导体电阻和 绝缘电阻的测量不确定度的研究已经较为成熟，但是对其进行的深入的分析和评定涉及的还不够深入。因此有必要对这个领域进行进一步的研究和探讨。
　　1、研究涉及的设备和方式
　　1）试验采用的是电缆截面投影仪，其精度可以达到0.01mm；橡胶冲片机；一般用途单芯硬导体无护套电缆；实验室的一些在检样品等。
　　2）制备式样，从样品上截取一段长度为100mm的样品，取出导体和中间的隔离层，过程中注意不要使绝缘层变形或者损坏，每一个式样由绝缘薄片组成，应用适当的攻击将其沿着与导线轴向垂直的平面进行切取。
　　3）测量的方式，利用投影仪对检测的式样进行测量，在同样的条件下进行10次独立的测量，10次独立测量的平均值为测量的最终结果。
　　2、对试验进行分析
　　1）对A类标准不确定度测评，电线绝缘层厚度的测试仪器为电缆截面的投影仪。在室内环境控制在20℃测试的仪器运行稳定后，再进行观测，得出观测值和平均值，并对其结果进行记录，绘制成表格如下。
　　利用计算公式如下，得出平均值。
　　并得出试验的平均值的实验标准差如下：
　　2）B类标准不确定度
　　（1）指示值的不确定度评价，电线截面的投影仪的产品其运行中的最大的误差为4μm，因此指示误差所导致的不确定度如下：
　　（2）实验室环境温度对不确定度的影响，电缆的绝缘材料主要是塑料，其具有一定的热膨胀系数，这个系数与温度有直接的关系，因为绝缘层的厚度微小，因此环境的温度变化将导致测量出现不确定性，因此控制实验室的温度也是控制误差的重要因素。按照温度在20℃±5℃之间计算，如下：
　　3）其他不确定因素
　　（1）合成标准不确定度，如下：
　　（2）扩展不确定度，其范围如下：U=kuc=2×0.0033=0.0066(mm)。取包含因子k=2,置信水平约为95%。
　　4）最终测量的结果。
　　经过测量和评定，样品的绝缘层厚度平均值为0.811mm±0.007mm，其中包含因子为K=2，达到了标准规定的95%的置信水平。
　　三、结束语
　　在试验检测电线绝缘层厚度的时候，结果中往往会包含一定的不确定因素的影响，如仪器、温度、操作、合成标准、计算取值等等，这些都会导致检测的离散性增加，因此在检测中应当对这个不确定性进行定量的分析，以求得对试验结果的检视，使其保正在误差允许的范围内，从而确定检测试验的方法和试验过程符合标准，做到了基本准确。
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