CN107861082B

CN107861082B - 一种电子测量设备的校准间隔确定方法及装置

Info

Publication number: CN107861082B
Application number: CN201711041650.0A
Authority: CN
Inventors: 纪伊琳
Original assignee: Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
Current assignee: Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd; Measurement Center of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2020-08-14
Anticipated expiration: 2037-10-30
Also published as: CN107861082A

Abstract

本发明公开了一种电子测量设备的校准间隔确定方法及装置，用于解决由于电子测量设备的生产工艺以及使用环境和操作情况存在较大差别，导致现有技术中采用固定校准间隔对电子测量设备进行校准容易引起不足计量或过剩计量的技术问题。本发明方法包括：获取待校准的电子测量设备的历史校准数据，并根据历史校准数据建立历史校准时间间隔序列和历史校准结果序列；根据历史校准时间间隔序列和历史校准结果序列求解似然函数模型，获得基于电子测量设备校准合格的概率分布建立的似然函数模型中可靠性模型的参数；确定可靠性模型的目标值，并根据目标值和参数计算可靠性模型的时间值，并将时间值作为电子测量设备的校准间隔。

Description

一种电子测量设备的校准间隔确定方法及装置

技术领域

本发明涉及电子测量设备校准技术领域，尤其涉及一种电子测量设备的校准间隔确定方法及装置。

背景技术

一般地，电子测量设备在使用的过程中，受各种外界环境因素和内部元器件老化等因素的影响，准确度会随着设备使用时间的延长而逐渐降低。经过一段时间，以准确度为主的各项性能指标会降低到无法满足预期使用要求。为保证电子测量设备的准确度等指标满足正常的使用要求，通常按照固定的时间间隔对其进行校准，相临两次校准之间的时间间隔则称为校准间隔。

然而，由于器件的生产工艺差别巨大，电子测量设备的使用环境和操作情况也存在明显的区别，同型号或同种类的电子测量设备的使用寿命不尽相同，存在个体差异，现有技术中采用固定校准间隔对电子测量设备进行校准容易引起不足计量或过剩计量，显然是不合理的。无论是校准间隔过短或者过长，都会带来一系列问题：校准间隔选取过短，虽然能够提高测量设备的测量可信度，但会导致人力物力资源的浪费，并且降低了测量设备的使用频率；校准间隔选取过长，或者校准频率过低，则会增大测量设备在超差情况下工作的风险。

发明内容

本发明提供了一种电子测量设备的校准间隔确定方法及装置，解决了由于电子测量设备的生产工艺以及使用环境和操作情况存在较大差别，导致现有技术中采用固定校准间隔对电子测量设备进行校准容易引起不足计量或过剩计量的技术问题。

本发明提供的一种电子测量设备的校准间隔确定方法，包括：

获取待校准的电子测量设备的历史校准数据，并根据所述历史校准数据建立历史校准时间间隔序列和历史校准结果序列，所述历史校准数据包括两次相邻的校准之间的时间间隔和每次校准的校准结果；

根据所述历史校准时间间隔序列和所述历史校准结果序列求解似然函数模型，获得所述似然函数模型中可靠性模型的参数，所述似然函数模型为基于电子测量设备校准合格的概率分布建立的模型；

确定所述可靠性模型的目标值，并根据所述目标值和所述参数计算所述可靠性模型的时间值，并将所述时间值作为电子测量设备的校准间隔。

优选地，所述历史校准时间间隔序列为I＝{I₁,I₂,...,I_n}；

所述历史校准结果序列为x＝{x₁,x₂,...,x_n}；

其中，i为校准的次数；I_i为第i次的校准时间间隔；

其中1表示第i次校准不合格；0表示第i次校准合格；n为校准的总次数。

优选地，所述似然函数模型为

其中，λ为似然函数模型中可靠性模型的参数。

优选地，所述可靠性模型为R(t)＝e^-λt；

其中，R为可靠性模型的目标值。

优选地，所述可靠性模型的目标值为0.9。

本发明提供的一种电子测量设备的校准间隔确定装置，包括：

获取模块，用于获取待校准的电子测量设备的历史校准数据，并根据所述历史校准数据建立历史校准时间间隔序列和历史校准结果序列，所述历史校准数据包括两次相邻的校准之间的时间间隔和每次校准的校准结果；

求解模块，用于根据所述历史校准时间间隔序列和所述历史校准结果序列求解似然函数模型，获得所述似然函数模型中可靠性模型的参数，所述似然函数模型为基于电子测量设备校准合格的概率分布建立的模型；

计算模块，用于确定所述可靠性模型的目标值，并根据所述目标值和所述参数计算所述可靠性模型的时间值，并将所述时间值作为电子测量设备的校准间隔。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明中通过获取具体某一电子测量设备的历史校准数据，并将整理后的历史校准数据输入至预先建立好的似然函数模型中，求得可用于评估电子测量设备的校准合格率的可靠性模型中的参数，然后根据该参数计算可靠性模型的时间值，以获得电子测量设备的校准间隔，本发明中是针对待校准的电子测量设备的历史校准数据进行校准间隔的确定和优化，相对于采取固定校准间隔以及通过大数据进行校准时间的确定，更能体现电子测量设备的实际状态，能够避免计量的不足或过剩带来的不利后果，具有重要的工程意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电子测量设备的校准间隔确定方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电子测量设备的校准间隔确定装置。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种电子测量设备的校准间隔确定方法及装置，用于解决由于电子测量设备的生产工艺以及使用环境和操作情况存在较大差别，导致现有技术中采用固定校准间隔对电子测量设备进行校准容易引起不足计量或过剩计量的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种电子测量设备的校准间隔确定方法的流程示意图。

本发明实施例提供的一种电子测量设备的校准间隔确定方法包括：

S101、获取待校准的电子测量设备的历史校准数据，并根据所述历史校准数据建立历史校准时间间隔序列和历史校准结果序列，所述历史校准数据包括两次相邻的校准之间的时间间隔和每次校准的校准结果；

在对某一电子测量设备进行校准的时候，预先获取该电子测量设备的历史校准数据，即该电子测量设备从启用以来的校准数据，包括每两次相邻的校准之间的时间间隔以及每一次校准的校准结果是合格还是不合格。具体的，可以用历史校准时间间隔序列和历史校准结果序列表示整理后的历史校准数据。历史校准时间间隔序列为I＝{I₁,I₂,...,I_n}；历史校准结果序列为x＝{x₁,x₂,...,x_n}；其中，i为校准的次数；I_i为第i次的校准时间间隔；

其中1表示第i次校准不合格；0表示第i次校准合格；n为校准的总次数。需要说明的是，本发明实施例中所提及的电子测量设备为由电子器件组成的仪器，用来测量、观察电量，或为了测量目的而供给电量。

S102、根据所述历史校准时间间隔序列和所述历史校准结果序列求解似然函数模型，获得所述似然函数模型中可靠性模型的参数，所述似然函数模型为基于电子测量设备校准合格的概率分布建立的模型；

所述似然函数模型具体为

其中，λ为似然函数模型中可靠性模型的参数。

为了便于理解，以下将详细描述似然函数模型的具体推导过程。

现假设一种情况，在某个电子测量设备的16次校准中，存在更新操作的次数为：3、5、8、9、10、11、13、14、15、16。设t_i为第i次校准的时间，可得调整时间间隔为：

需要注意的是，0时刻t₀是包含在内的，且默认在t₁₆存在一个虚拟的更新操作。

则可得似然函数如下：

L＝R(t₁-t₀)R(t₂-t₀|t₁-t₀)R(t₃-t₀|t₂-t₀)R(t₄-t₃)[1-R(t₅-t₃|t₄-t₃)]

×R(t₆-t₅)R(t₇-t₅|t₆-t₅)R(t₈-t₅|t₇-t₅)R(t₉-t₈)

×[1-R(t₁₀-t₉)]R(t₁₁-t₁₀)R(t₁₂-t₁₁)

×[1-R(t₁₃-t₁₁|t₁₂-t₁₁)][1-R(t₁₄-t₁₃)]R(t₁₅-t₁₄)R(t₁₆-t₁₅) (2)

在公式(2)中，函数R(t_a-t_c|t_b-t_c)是指电子测量设备在t_a-t_c后合格的概率，假设它在t_b-t_c间隔后是合格状态。

因为，如果t_a＞t_b，

所以可以将公式(2)写成：

根据公式(1)，可以重写公式(3)如下：

其中，I_j是刚刚进行第j次更新的校准间隔，且τ₅-I₅＝t₁₀-t₉-(t₁₀-t₉)＝0。

在本发明实施例中，可以假设R(0)＝1，即，R(τ₅-I₅)＝R(0)＝1。

可以定义函数：

r(τ_j)＝R(τ_j-I_j) (5)

且重写公式(4)为

L＝R(τ₁)[r(τ₂)-R(τ₂)]R(τ₃)R(τ₄)×[r(τ₅)-R(τ₅)]R(τ₆)[r(τ₇)-R(τ₇)] (6)

×[r(τ₈)-R(τ₈)]R(τ₉)R(τ₁₀)

为了将上述内容扩展为计算机运算法则，可以定义下面的符号：

其中1表示第i次校准不合格；0表示第i次校准合格。

在其基础上，可以把公式(6)写成：

并且定义函数：

ρ_j＝R(τ_j)/r(τ_j) (8)

重写公式(7)如下：

其中，r_j＝r(τ_j)。

在上面的说明中，只考虑单个设备的情况。如果处理一组多个设备的项目，需要附加的下标。对于一组N个设备中第i个设备来说，公式(9)变成

其中，n_i是第i个设备的校准总次数。总似然函数由每个设备的似然函数相乘得到：

取总似然函数公式(11)的对数，得到：

函数r_ij和ρ_ij是调整时间间隔τ_j和校准间隔I_j的函数。这些函数由确定函数之间关系的参数构成。参数通过最大化似然函数解出。可以通过设lnL对于每个参数的偏导等于0来求解。设θ^％代表矢量参数，可以得到：

具体到本发明实施例提及的似然函数模型，通过对似然函数的概率分布来分析被校准设备超出允差范围的状况，最终确定测量设备的校准时间间隔。该似然函数模型如上述公式(11)：

其中，i为校准的次数；I_i为第i次的校准时间间隔；

如前述，函数r_ij和ρ_ij是调整时间τ_ij和校准间隔I_ij的函数：

r_j＝r(τ_j)

r(τ_j)＝R(τ_j-I_j) (5)

ρ_j＝R(τ_j)/r(τ_j) (8)

公式中R(τ_j)是关于调整时间间隔的可靠性函数。

由于绝大部分设备的测量可靠性随时间的变化趋势遵循指数模型，因此本发明实施例中的可靠性模型采用指数函数R(t)＝e^-λt，据此可以推导出下面的计算过程。

将指数函数R(t)＝e^-λt代入公式(5)和(8)，根据函数的定义可得r_ij和ρ_ij的公式

经过代数变换，可得到关于调整时间τ的等式

其中

由于本发明实施例中为针对单台设备进行校准间隔的调整，因此上面公式(16)和(17)可以简化为：

综合后得到：

式中：i为校准的次数；I_i为第i次的校准时间间隔；

S103、确定所述可靠性模型的目标值，并根据所述目标值和所述参数计算所述可靠性模型的时间值，并将所述时间值作为电子测量设备的校准间隔。

具体的，可靠性模型的目标值可以根据待校准的电子测量设备进行确定，如针对功率座，可以设定为0.9。求解似然函数模型可以得到可靠性模型参数λ，进而求出预测的校准间隔：

具体的，下面以一具体应用场景进行举例说明。

采用功率座历年的校准数据为研究对象进行实验验证。功率座2008-2014年的校准结果如下：

表1功率座历年校准数据

根据表1给出的数据，可以得到本发明实施例提供的似然函数模型的输入参数：历史校准时间间隔序列I＝[12 12 12 12 12 12 12]；历次校准是否合格序列x＝[1 1 1 1 11 0](合格为1，不合格为0)；将可靠性目标定为默认值R＝0.9。计算调整后的校准时间间隔，可得t＝8.2(月)，取整后得到校准间隔的最终调整结果为8个月。

由以上可知，本发明实施例提供的一种电子测量设备的校准间隔确定方法不需要考虑大量数据的收集、贮存与分析；同时，对操作人员的技术水平也有较高的要求。本发明实施例提供的方法能够在较为简便的计算步骤中完成电子测量设备校准间隔的确定，计算步骤可以通过编程实现，极大降低了对操作人员的技术水平要求；同时，对数据的要求降低，无需收集大量同类型设备的历史校准数据，也扩大了方法的适用范围，便于方法的实施。

以上为对本发明实施例提供的一种电子测量设备的校准间隔确定方法的详细描述，以下将对本发明实施例提供的一种电子测量设备的校准间隔确定装置进行详细描述。

请参阅图2，图2为本发明实施例提供的一种电子测量设备的校准间隔确定装置。

201、获取模块，用于获取待校准的电子测量设备的历史校准数据，并根据所述历史校准数据建立历史校准时间间隔序列和历史校准结果序列，所述历史校准数据包括两次相邻的校准之间的时间间隔和每次校准的校准结果；

202、求解模块，用于根据所述历史校准时间间隔序列和所述历史校准结果序列求解似然函数模型，获得所述似然函数模型中可靠性模型的参数，所述似然函数模型为基于电子测量设备校准合格的概率分布建立的模型；

203、计算模块，用于确定所述可靠性模型的目标值，并根据所述目标值和所述参数计算所述可靠性模型的时间值，并将所述时间值作为电子测量设备的校准间隔。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种电子测量设备的校准间隔确定方法，其特征在于，包括：

获取待校准的电子测量设备的历史校准数据，并根据所述历史校准数据建立历史校准时间间隔序列和历史校准结果序列，所述历史校准时间间隔序列为I＝{I₁,I₂,...,I_n}，所述历史校准结果序列为x＝{x₁,x₂,…,x_n}，其中，i为校准的次数；I_i为第i次的校准时间间隔；

其中1表示第i次校准不合格；0表示第i次校准合格；n为校准的总次数，所述历史校准数据包括两次相邻的校准之间的时间间隔和每次校准的校准结果；

根据所述历史校准时间间隔序列和所述历史校准结果序列求解似然函数模型，获得所述似然函数模型中可靠性模型的参数，所述似然函数模型为基于电子测量设备校准合格的概率分布建立的模型，所述似然函数模型为

其中，λ为似然函数模型中可靠性模型的参数；

确定所述可靠性模型的目标值，并根据所述目标值和所述参数计算所述可靠性模型的时间值，并将所述时间值作为电子测量设备的校准间隔，所述可靠性模型为R(t)＝e^-λt，其中，R为可靠性模型的目标值，所述可靠性模型的目标值为0.9。

2.一种电子测量设备的校准间隔确定装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取待校准的电子测量设备的历史校准数据，并根据所述历史校准数据建立历史校准时间间隔序列和历史校准结果序列，所述历史校准时间间隔序列为I＝{I₁,I₂,...,I_n}，所述历史校准结果序列为x＝{x₁,x₂,...,x_n}，其中，i为校准的次数；I_i为第i次的校准时间间隔；

求解模块，用于根据所述历史校准时间间隔序列和所述历史校准结果序列求解似然函数模型，获得所述似然函数模型中可靠性模型的参数，所述似然函数模型为基于电子测量设备校准合格的概率分布建立的模型，所述似然函数模型为

其中，λ为似然函数模型中可靠性模型的参数；

计算模块，用于确定所述可靠性模型的目标值，并根据所述目标值和所述参数计算所述可靠性模型的时间值，并将所述时间值作为电子测量设备的校准间隔，所述可靠性模型为R(t)＝e^-λt，其中，R为可靠性模型的目标值，所述可靠性模型的目标值为0.9。