内插法测试电冰箱耗电量不确定度分析

２０１１年第２期　

文章编号：１００５—３３８７（２０１１）０２—００２０—２１　

内插法测试电冰箱耗电量不确定度分析　

陈　刚　

（江苏添福产品服务有限公司广州分公司，广州５１０６５６）　

摘要：依据ＩＥＣ　６２５５２：２００７的要求，利用内插法测试出冰箱的耗电量，并对测试数据进行了测试不确定度分析。　

关键词：内插法；耗电量；不确定度　中图分类号：ＴＢ９７１　文献标识码：Ａ　

０引言　

在倡导环保节能的世界大背景下，最大可能地　

降低电冰箱的耗电量是人们的一致追求。耗电量测　试是评估冰箱耗电量的最直接的方法。由于把冰箱　

内的温度调节到标准所要求的目标温度比较困难，　

为了提高测试准确程度，人们在实际测试时往往会　

采用内插法。下文分析了内插法测试冰箱耗电量的　测量不确定度。　

１　测试方法和测试数据　

本试验中，测量耗电量的样品为ＤＬ一１１直冷　

式冷藏箱（额定参数为２３０Ｖ，５０Ｈｚ）。　其测试方法如下：　

１）耗电量按ＩＥＣ　６２５５２：２００７第１５章的要求进　

行检测；　２）环境温度按ＩＥＣ　６２５５２：２００７第８章规定的　

２５±０．５℃。环境温度为距冰箱两侧壁中心３５０ｍｍ　

处的２个测点上测得的平均温度ｔ　ｔ以的算术平　均值；　

３）环境湿度在４５％一７５％之间；　４）环境空气流速不大于０．２５ｍ／ｓ；　

５）冰箱按ＩＥＣ　６２５５２：２００７第８．４条安装；　

６）冷藏室按图１放置铜质圆柱，图中各测点　ｔ１，ｔ２，ｔ３的平均温度由　来表示，而ｔ　，ｔ２　，ｔ３ｍ则分　

别是各点在测试时间内的积分平均值。　

７）冰箱达到稳定运行状态后，从一个刚停机的　

点开始记录（停机点是一个运行周期的开始），记录　冰箱制冷系统运行状况、温度状况、耗电量。试验其　

间保持稳定运行状态。　８）测两次，这两次的冰箱间室温度按表１　

规定：　

一２Ｏ一　图１冷藏室布点示意图　

表１　冷藏箱内插法温度要求　三个点的温度　平均温度℃　测试一　０℃＜ｔ１　，ｔ２　，ｔ３　＜１０Ｇ　３℃≤ｆ　≤５℃　测试二　０℃＜ｔＩ　，ｔ２　，ｔ３　＜１０Ｔ　５℃≤￡　≤７ｃｃ　

９）试验时间：从开机开始记录，到约２４ｈ左右　

的一次停机结束。　测试数据，见表，２：　

表２　测试数据　内容　测试一　测试二　测试结果　

环境温度　２５．Ｏ℃　２５．０℃　２５．Ｏ℃　

ｍ　３．０℃　５．２℃　５．Ｏ℃　

Ｐ　哪　０．２９８ｋＷｈ／２４ｈ　０．２４９ｋＷ２４ｈ　Ｏ．２５３ｋＷｈ／２４ｈ　

表２中，ｔ　为冷藏室平均温度；Ｐ　为冰箱２４ｈ　

的耗电量。

　３数学模型　

内插法测试冰箱耗电量的数学模型为　

Ｐ＝　㈩　ｔ　２一￡ｍ１　￡ｍ　一　Ｍｌ‘　、　式中，Ｐ为内插法计算得出的耗电量；Ｐ。为在　

冷藏室平均温度为￡　时的耗电量；Ｐ　为在冷藏室　

平均温度为ｔ　时的耗电量；ｔ　。，　为冷藏室内的　

测试平均温度。　方差和传播系数：　

（Ｐｔ）＝（若）２Ｕ２（Ｐ　）　

：（　）２／．／，２（Ｐ　）　

ｕ　（Ｐｚ）＝（参）２Ｕ２（Ｐｚ）　

＝（一　）２　２（Ｐ２）　

“２　）＝（　）　（Ｐ１）＋（　）２／／２（Ｐｚ）＋　

２（羞）“（Ｐ１）（　Ｐ２）　

４对Ｐ．的标准不确定度的Ｂ类评定　

４．１　电参数表的校准偏差　

根据计量证书可知电参数表的测试功率的相对　扩展不确定度为０．１０％，ｋ＝２，正态分布，因此，测　

试电能的标准不确定度为：　

１＝［　×（０．１％／２）］＝Ｐｌ　ｘＯ．０５％　

：０．Ｏ００１４９ｋＷｈ／２４ｈ　式（２）中，Ｐ。为实际测试的耗电量值；Ｔ为测试　

的总时间；Ｗ为测试功率。　

４．２铜柱放置位置偏差　由于人员操作误差，铜柱的放置位置产生一定　的偏差，从而影响到冷藏室测点温度ｔ　，根据测试　

得知铜柱的放置位置的偏差导致温度点偏移量为４－　０．１℃之内，均匀分布。　根据试验得知，冰箱在稳定状态时，￡　温度每　

偏移０．１　ｏＣ，耗电量变化量为０．Ｏ０２２ｋＷｈ／２４ｈ，因此　

由铜柱的放置位置偏差导致的耗电量的不确定　

度为：　２＝０．０２２×０．１＝０．Ｏ０２２ｋＷｈ／２４ｈ　

４．３温度测量系统校准偏差　

使用数字式图表记录仪和热电偶组成温度测量　系统，该系统的热电偶与图表记录仪固定连接使用，　

热电偶和记录仪作为一个整体校准，热电偶的线性、　热电偶与记录仪的连接分量、热电偶的校准和记录　仪的校准都已包含在系统的校准不确定度中，查仪　

器的校准证书得知所选通道的温度扩展不确定度为　Ｏ．２℃，ｋ＝２，符合正态分布。所以，温度测量系统　

的温度测试标准不确定度为０．１℃。　

根据试验得知，冰箱在稳定状态时，　温度每　

偏移０．１℃，耗电量变化量为０．Ｏ０２２ｋＷ．ｈ／２４ｈ，因　此由温度测量系统校准偏差导致的耗电量的不确定　

度为：　

“３＝０．０２２×０．２／２＝０．Ｏ０２２ｋＷｈ．／２４ｈ　４．４电压波动　本试验电源通过稳压器给样品供电，稳压电源　

和数字电压表做为一个整体校准。查仪器校准证书　可得电压的相对扩展不确定度为０．０６％，ｋ＝２，正　态分布。所以，电压的相对标准不确定度为　

０．０３％，可认为是确切已知量。　电压和电能的关系为：　

Ｐ＝（１４４０／Ｔ）Ｅｒ＝（１４４ｏ／７＇）Ｕｃｏｓ６』　

因此由电压波动导致的耗电量的不确定度为：　Ｍ　＝（０．０００３×０．２９８）＝０．００００９　ｋＷｈ／２４ｈ　４．５环境温度偏差　使用数字式图表记录仪和热电偶组成温度测量　

系统进行环境温度的测量，查记录仪校准证书得知　

所使用通道的温度扩展不确定度为０．２￣Ｃ，ｋ＝２，符　

合正态分布。因此，环境温度的标准不确定度是　

０．１℃。　环境温度偏差对耗电量的影响可以根据公式　

（２）来计算　Ｊ：　

【砉　】　㈤　

在式（３）中，Ｐ…为对环境温度波动因素进行修　

正后的耗电量值，单位（ｋＷｈ／２４ｈ）；Ｐ　为实际测试　

出的耗电量值，单位（ｋＷｈ／２４ｈ）；ｆ　为冰箱间室的目　标温度，例如，对于冷藏箱，间室目标温度是５￣Ｃ；　

为间室的静容积，Ｌ；　为冰箱的总静容积，单位Ｌ；　

为测试的环境温度。　则本冰箱在稳定状态时，由于环境温度可能的　

偏移±０．１￣Ｅ，耗电量变化量为±０．００５×Ｐ一，因　此，由环境温度测量系统校准导致的耗电量的不确　

定度为：　

“５＝０．００５×０．２９８＝０．００１４９ｋＷｈ／２４ｈ　

４．６对耗电量影响很小而忽略的分量　电脑时钟、环境相对湿度、空气流速及环境温度　

梯度等这些分量在符合标准要求的范围内，对电冰箱　

耗电量的影响很小，予以忽略。　（下转第３０页）　

一

２１—　足够的可信程度，不存在不定区间。　第四类情况是检测报告用于重要工程采购、验　

收时的重要检测，此时判定结果为符合有足够的可　

信程度，不存在不定区间。　第五类情况是检测报告用于质量仲裁或质　

量鉴定时的重要检测，此时判定结果为符合或不　符合均有足够的可信程度，存在无法做判定的不　

定区问。　

４临界值的判断　

需要注意的事，只有测量值为临界值时才使用　以上方法进行符合性判定，否则按ＧＢ／Ｔ８１７０—２００８　

直接判定即可。可见，检测人员判断测量值是否为　

临界值成为使用此方法前提条件。　要判断临界值，就要求检测人员必须熟悉检测　

业务，特别是对检测该参数时的测量不确定度大小　

有所估计。检测人员平时必须注意相关测量不确定　度的评定，积累有关测量不确定度大小的经验，熟知　

影响测量不确定度的因素和测量不确定度的变化　趋势。　

（上接第２１页）　

５标准不确定度表格　

表３　标准不确定度一览表　标准不　标准不　确定分　不确定度来源　概率　误差量　确定度　量ｕ　分布　（ｋＷ．ｈ／２４ｈ）　

】　电参数表的校准偏差　正态　±０．０５％　Ｏ．Ｏ００１４９　

Ｕ２　铜柱放置位置偏差　均匀　．４－０．１℃　０．００２２　

温度测量系统　／￣３　正态　±０．１ｃｃ　０．００２２　校准偏差　

ｄ　电压波动　正态　±Ｏ．０３％　０．０ｏ０ｏ９　

／Ｚ５　环境温度偏差　正态　４－０．１℃　０．００１４９　

６合成标准不确定度　

合成标准不确定度为：　

＝　：　

＝，／ｏ．０００１４９　＋０．００２２　＋Ｏ．００２２‘＋０．００００９　＋Ｏ．００１ｚ　：０．００３４５ｋＷＩＣ２４ｈ　同理，可以得出对Ｐ　的不确定度评估结果：　

合成标准不确定度为：　

Ｐ２＝０．００３３５ｋＷＩＣ２４ｈ　

一３０—　５　总结　

检测机构在日常检测工作中，检测结果若需要　判定，而检测所得的测量值为临界值时，就必须评定　

测量不确定度。若测量值位于符合区间或不符合区　

间，可直接判定；若测量值位于待定区间，在有必要　

时，应采取降低测量不确定度的措施，重新检测，以　使测量不确定度尽可能减小。若测量值仍在待定区　

间，重要检测时按上述三种情况分别判定（此时不　论测量不确定度大小）；非重要检测时，以测量不确　

定度是否超过允许误差的四分之一而区分成两种情　

况加以判定。　

参考文献：　

［１］　ＧＢ８１７０—２００８（数值修约规则与极限数值的标示和判　定》　［２］刘智敏．不确定度原理．北京：中国计量出版社．１９９３　［３］何少华，文竹青，娄涛．试验设计与数据处理．长沙：国　防科技大学出版社，２００２　［４］　ＣＮＡＳ－－ＣＬ０７｛￣量不确定度评估和报告通用要求》　

７　Ｐ的合成不确定度和有效自由度　

ｕ２Ｐ（Ｐ）＝（著）　ｕ　（Ｐ１）＋（芳）　ｕ　（Ｐ２）＋　

２（羞　Ｐ１）（　Ｐ２）．０．００００１２５４４　

所以，　（Ｐ）＝０．００３５ｋＷｈ／２４ｈ　

８扩展不确定度　

取包含因子ｋ＝２，将合成标准不确定度乘以包　

含因子２得到扩展不确定度　

Ｕ＝２×０．００３５＝０．００７ｋＷｈ／２４ｈ　结论：电冰箱耗电量为：０．２５３±０．００７　ｋＷｈ／　

２４ｈ，相对不确定度：２．８％。　

参考文献：　

［１］ＩＥＣ　ｆ２５５２：２００７，Ｈｏｕｓｅｈｏｌｄ　ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｎｇ　ａｐｐｌｉａｎｃｅ　ｃｈａｒ－　

ａｃｔ　ｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｔｅｓｔ　ｍｅｔｈｏｄｓ　［２］　电器领域的不确定度评估指南ＣＮＡＳ—ＧＬ０８　【３］　ＥＮ　１５３：２００６，Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎ—　ｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｍａｉｎｓ　ｏｐｅｒａｔｅｄ　ｈｏｕｓｅｈｏｌｄ　ｒｅｆｒｉｇｅｒａ－　ｔｏｒｓ，ｆｒｏｚｅｎ　ｆｏｏｄ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｃａｂｉｎｅｔｓ，ｆｏｄ　ｆｒｅｅｚｅｒｓ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓ，ｔｏｇｅｔｈｅｒ　ｗｉｔｈ　ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔ

ｉｃｓ