静电放电模拟器校准规范

中华人民共和国国家计量校准规范JJFJJFXXXXXXXX静电放电模拟器校准规范CALIBRATIONSPECIFICATIONFORELECTROSTATICDISCHARGESIMULATOR国家质量监督检验检疫总局发布征求意见稿XXX发布XXX实施JJFXXXXXXXX本校准规范经国家质量监督检验检疫总局于XXXX年XX月XX日批准，并自XXXX年XX月XX日起施行。归口单位全国无线电计量技术委员会主要起草单位中国计量科学研究院参加起草单位本校准规范由全国无线电计量技术委员会负责解释静电放电模拟器校准规范CALIBRATIONSPECIFICATIONFORELECTROSTATICDISCHARGESIMULATORJJFXXXXXXXXJJFXXXXXXXX本规范主要起草人黄攀（中国计量科学研究院）谢鸣（中国计量科学研究院）刘柏吉（中国计量科学研究院）参加起草人吴钒（中国计量科学研究院）李潇（中国计量科学研究院）（中国计量科学研究院）（中国计量科学研究院）JJFXXXXXXXX目录1范围12引用文献13术语、定义和下标14概述241静电放电模拟器的用途242静电放电模拟器的结构25计量特性351放电电压352放电电流36校准条件361环境条件362校准用的主要设备37校准项目和校准方法471常规检查472校准方法4721放电电压校准4722放电电流波形校准4附录A校准记录内容6附录B校准证书内页内容7附录C不确定度评定实例11JJFXXXXXXXX第1页1范围本校准规范适用于对新制造、购进、使用中和修理调整后的静电放电模拟器，且满足GB176262或IEC6100042标准要求的静电放电模拟器进行校准。2引用文献GB1762622006电磁兼容试验和测试技术静电放电抗扰度试验IEC61000422008ELECTROMAGNETICCOMPATIBILITYEMCPART42TESTINGANDMEASUREMENTTECHNIQUESELECTROSTATICDISCHARGEIMMUNITYTESTGB/T43651995电磁兼容术语（IDTIEC5016190）JJF10591999测量不确定度评定与表示3术语、定义和下标31静电放电ELECTROSTATICDISCHARGE；ESD具有不同静电电位的物体相互靠近或直接接触引起的电荷转移。（见GB/T43651995）32储能电容器ENERGYSTORAGECAPACITOR静电放电发生器中的电容器，用以代表人体充电至试验电压值时的电容量，它可以是分立元件或分布电容。33保持时间HOLDINGTIME放电之前，由于泄漏而使试验电压下降不大于10的时间间隔。34接触放电方法CONTACTDISCHARGEMETHOD试验发生器的电极保持与受试设备的接触并由发生器内的放电开关激励放电的一种试验方法。35空气放电方法AIRDISCHARGEMETHOD将试验发生器的充电电极靠近受试设备并由火花对受试设备激励放电的一种试验方法。4概述41静电放电模拟器的用途静电放电模拟器用于模拟人体或物体对邻近的电气和电子设备静电放电时的情况，还包括从人体到靠近关键设备的物体之间可能发生的静电放电。目的在于建立通用的和可重现的基准，以评估电气和电子设备在受静电放电时的性能。42静电放电模拟器的结构静电放电模拟器的主要部分包括充电电阻RC；储能电容器CS；分布电容CD；放电电阻RD电压指示器；放电开关；可更换的放电电极头（见图41）；一放电回路电缆；JJFXXXXXXXX第2页电源装置。RC50100MRD330CS150PF放电开关放电头放电回路连接点直流高压电源图41静电放电模拟器电路原理图5计量特性51放电电压115KV，输出电压示值552放电电流图51放电电流波形表51波形参数等级指示电压KV放电的第一个峰值电流（15）A放电开关操作时的上升时间TR（25）NS在30NS时的电流（30）A在60NS时的电流（30）A127508422415088436225081264830081686校准条件JJFXXXXXXXX第3页61环境条件611温度（235）C612相对湿度3060613大气压力86KPA（860MBAR）106KPA（1060MBAR）614周围无影响正常校准工作的电磁干扰和机械震动62校准用的主要设备621高压表或具有类似功能和指标的单台仪器或多台仪器的组合，例如高压衰减器和示波器或直流电压表的组合，也可以使用静电电压表。量程15KV输入阻抗1G622TECHONIXTDS694C高速示波器或具有类似功能和指标的单台仪器或多台仪器的组合。模拟带宽2GHZ623EMTESTCTR2静电放电靶或具有类似功能和指标的单台设备或多台设备的组合。静电放电靶应符合GB1762622006电磁兼容试验和测试技术静电放电抗扰度试验或IEC61000422008ELECTROMAGNETICCOMPATIBILITYEMCPART42TESTINGANDMEASUREMENTTECHNIQUESELECTROSTATICDISCHARGEIMMUNITYTEST附录中的要求。静电放电靶应配合适当的衰减器和电缆，以连接到示波器。静电放电靶靶衰减器电缆链路的带宽4GHZ静电放电靶靶衰减器电缆链路的插入损耗的变化不应超过05DB，1GHZ12DB，1GHZ4GHZ静电放电靶衰减器电缆的电压/电流转换因子定义为注入到靶的输入端的电流和电流输出端50精密负载上的电压之比（精密负载放置在电缆的一端，替代示波器的负载）。在静电放电模拟器校准过程中，如果电流注入到靶上，那么示波器会显示一个电压。SYIOSCV为了使用显示电压来计算未知电流，则需要确定电压/电流转换因子。转换因子可以通过以下步骤确定在静电放电靶的前端注入约1A的直流电流。电流靶的前端就是进行放电的那一面。SYI在电缆端，即连接示波器一段，连接一个50精密负载。50负载的允差应该最大为1。测量精密50负载上的电压。50V则电压/电流转换因子为SYSZIJJFXXXXXXXX第4页624法拉第笼或屏蔽室，其中放置示波器，用于安装静电放电靶的前面板面积至少为12M12M，从靶到平面的边缘至少06M。（参见图71）如果可以通过测量证明对测量系统的直接耦合路径不影响教校准结果，那么可以不需要将示波器屏蔽起来。如果示波器在下面的情况中没有被触发，那么可以认为校准系统具有足够的抗干扰性能，无需屏蔽室或法拉第笼。将示波器的触发电平设置为小于等于最低测试等级2KV的放电第一峰值电流值的10。ESD发生器使用最高测试等级8KV，对靶的外圈（不是内圈）进行放电。625所有校准用仪器均应检定合格，应在检定或校准有效期内，并具溯源性。626所有校准仪器均应按规定进行预热，其操作按各自的说明进行。7校准项目和校准方法71常规检查711被校静电放电模拟器应带有维持正常工作所必要的附件。静电放电模拟器必须自带接地线，接地线长度应为（2005）M。712被校静电放电模拟器各部分应完好无损，无影响正常工作的机械损伤。713被校静电放电模拟器接入校准装置后能正常工作。714校准系统按规定预热后进行全面自校准。72校准方法721放电电压校准静电放电模拟器工作在空气放电模式。将静电放电模拟器的放电电极与高压表的输入端相连接。分别测量不同设定电压下的开路输出电压，填入表A1。722放电电流波形校准静电放电模拟器工作在接触放电模式。按照7221进行校准布置。分别将电压设置到2KV，4KV，6KV和8KV，将示波器设置为能够观测到静电放电电流完整波形的合适的量程和触发模式。对静电放电靶进行接触放电，用示波器对放电电流波形进行记录。7221静电放电模拟器校准布置静电放电模拟器校准连接示意图如图71所示。JJFXXXXXXXX第5页06M06M06M06M05M接地点静电放电靶接地线垂直校准平面屏蔽室或法拉第笼图71静电放电模拟器校准连接示意图静电放电靶必须安装在符合图71要求的垂直校准平面的中心。从靶到平面的边缘至少06M。静电放电模拟器的接地线应该连接在靶下方05M处的靶平面底部中心的端子上。应从接地线的中部将其向后拉起，形成一个等边三角形。在校准过程中，不允许将接地线放置在地板上。在校准过程中，静电放电模拟器安装在三脚架或者等效的非金属的低损耗支持物上。如果无法满足要求，只能采用校准人员手持静电放电模拟器进行校准，那么校准人员，应按照静电放电模拟器的结构设计要求手持静电放电模拟器，手和身体的其它部位应尽量远离静电放电模拟器非手持的部分和校准靶平面。在进行接触放电时，静电放电模拟器的放电电极应垂直与静电放电靶平面。7222第一峰值电流测量根据示波器记录的电流波形，记录第一峰值电流的值，填入表A2。722330N和60NS电流测量根据示波器记录的电流波形，以首次到达第一峰值电流10时的点为时间起点，分别记录30NS和60NS后的电流值，填入表A2。7224电流上升时间测量根据示波器计量的电流波形，记录从第一峰值电流10到90的间隔时间，作为上升时间，填入表A2。JJFXXXXXXXX第6页7225放电电流波形图可分别保存示波器记录的8KV电流波形图，作为参考加入到校准报告中。JJFXXXXXXXX第7页附录A校准记录内容表A1放电电压仪器设定（KV）标准（KV）实测（）电压（KV）实测（）电压（KV）22446688101012121515表A2放电电流第一峰值的电流（A）上升时间（NS）在30NS时的电流（A）在60NS时的电流（A）仪器设定（KV）标准实测标准实测标准实测标准实测275424158462251268301682754241584622512683008168JJFXXXXXXXX第8页附录B校准证书内页内容校准证书证书编号XXXXXXXXX客户名称XXXXXX器具名称静电放电模拟器型号/规格XXXXXXXX出厂编号XXXXXXX生产厂商XXXXXXXX客户地址XXXXXXXXXXXXXX校准日期XXXX年XX月XX日批准人地址中国北京北三环东路十八号邮编100013电话861064218631传真861064218631网址WWWNIMACCN电子邮箱YWNIMACCN2008JZ第1页共4页JJFXXXXXXXX第9页证书编号XXXXXXXXXXXX中国计量科学研究院是国际计量委员会国家计量基标准和国家计量院签发的校准与测量证书互认协议的签署成员，经亚太计量规划组织同行评审后的校准和测量能力在国际计量局关键比对数据库中公布。中国计量科学研究院是国家法定计量检定机构，检定和校准资格获得国家质量监督检验检疫总局授权，授权证书号为国法计200701001号。中国计量科学研究院的质量管理体系符合ISO/IEC17025标准的要求，并经中国合格评定国家认可委员会认可，认可证书号CNASL0502。校准所依据的技术文件（代号、名称）GB/T1762622006电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验IEC61000422008ELECTROMAGNETICCOMPATIBILITYEMCPART42TESTINGANDMEASUREMENTTECHNIQUESELECTROSTATICDISCHARGEIMMUNITYTEST校准环境条件及地点温度XX地点XXXXXXX湿度XXRH其它/校准使用的计量基（标）准装置或主要标准器名称测量范围不确定度/准确度证书编号证书有效期至示波器静电放电靶高压分压器示波器01GHZ030KV030KV0500MHZ1/0215XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX年XX月XX日XXXX年XX月XX日XXXX年XX月XX日XXXX年XX月XX日注1我院仅对加盖“中国计量科学研究院校准专用章”的完整证书负责。2本证书的校准结果仅对所校准的计量器具有效。3请妥善保管此证书。2008JZ第2页共4页JJFXXXXXXXX第10页证书编号XDDJ20095543校准结果一放电电压仪器设定（KV）标准（KV）实测（）电压（KV）实测（）电压（KV）22446688101012121515电压UREL3K2二放电电流第一峰值的电流（A）上升时间（NS）在30NS时的电流（A）在60NS时的电流（A）仪器设定（KV）标准实测标准实测标准实测标准实测275424158462251268301682754241584622512683008168电流上升时间UREL6K2电流峰值UREL6K230NS电流值UREL10K260NS电流值UREL10K22008JZ第3页共4页JJFXXXXXXXX第11页证书编号XDDJ20095543校准结果三波形图8KV放电电流波形8KV放电电流波形8KV放电电流上升沿波形8KV放电电流下降沿波形本证书所列校准结果均可溯源至复现（SI）单位的中国国家计量基准。校准结果不确定度的评估和表述均符合JJF1059（等同于ISOGUM）的要求。敬告1被校准仪器修理后，应立即进行校准。2在使用过程中,如对被校准仪器的技术指标产生怀疑，请重新校准。3根据客户要求和校准文件的规定，通常情况下12个月校准一次。校准员核验员2008JZ第4页共4页JJFXXXXXXXX第12页附录C不确定度评定实例不确定度评定实例本附录将对静电放电模拟器的校准结果进行不确定度评定。根据各个校准项目的不同，分别讨论不确定度的评定计算方法。C1放电电压校准校准条件采用高压衰减器与示波器对静电放电模拟器的放电电压进行校准。C11测量不确定度的分析根据实际的校准环境，在静电放电模拟器放电电压测量中影响总的测量结果的不确定度来源主要有以下几个因素1高压衰减器分压比引入的不确定度，作为B类不确定度。2高压衰减器输出端口阻抗引入的不确定度，作为B类不确定度。3示波器输入端口阻抗引入的不确定度，作为B类不确定度。4示波器垂直测量精度引入的不确定度，作为B类不确定度。5重复测量引入的校准结果的不确定度分量，作为A类不确定度。C111高压衰减器分压比引入的不确定度由高压衰减器的校准报告可知高压衰减器的上的直流分压比的不确定度为002，认为是矩形分布，包含因子。3KC112高压衰减器输出端口阻抗引入的不确定度高压衰减器的技术指标中，其输出端口阻抗的指标为1M018，认为是矩形分布，包含因子。3KC113示波器垂直测量精度引入的不确定度由TEKTRONIXTDS5052示波器的技术指标中，可以得到其1M端口输入阻抗的精度为10，认为是矩形分布，包含因子。3KC114示波器垂直测量精度引入的不确定度TEKTRONIXTDS5052示波器的技术指标中，其垂直测量精度为满刻度15，认为是矩形分布，包含因子。3KC115重复测量引入的不确定度通过10次重复测量，并计算标准差，得到重复测量的标准差为10。JJFXXXXXXXX第13页C116放电电压校准的合成标准不确定度和系统扩展不确定度贡献量分布值IUY2IUY2高压衰减器分压比矩形，3K0020012000013高压衰减器输出端口阻抗矩形，018010400108示波器输入端口阻抗矩形，K10058033示波器垂直测量精度矩形，315087075重复性正态，除数1101010合计21放电电压的合成标准不确定度CU开方15放电电压的扩展不确定度U正态，2K30C2放电电流波形校准校准条件。C21第一峰值电流的校准C211测量不确定度的分析根据实际的校准环境，在静电放电模拟器放电电流第一峰值测量中影响总的测量结果的不确定度来源主要有以下几个因素1示波器垂直测量精度引入的不确定度,作为B类不确定度。2静电放电靶衰减器电缆的频率响应引入的不确定度，作为B类不确定度。3静电放电靶衰减器电缆的电压/电流转换因子引入的不确定度，作为B类不确定度。4）失配引入的不确定度，作为B类不确定度。5由重复测量引入的校准结果的不确定度分量,作为A类不确定度。C2111示波器垂直测量精度引入的不确定度TEKTRONIXTDS694C示波器的技术指标中，其垂直测量精度为满刻度10，认为是矩形分布，包含因子。3KJJFXXXXXXXX第14页C212静电放电靶衰减器电缆的频率响应引入的不确定度整个静电放电靶衰减器电缆链路连接静电放电靶适配器在网络分析仪上进行校准，得到其100KHZ1GHZ的频率响应曲线。频率响应曲线的标准偏差为010DB，网络分析仪的测量不确定度为004DB。由此，得到静电放电靶衰减器电缆的频率响应引入的不确定度为25，认为是正态分布，包含因子。2KC213静电放电靶衰减器电缆的电压/电流转换因子引入的不确定度静电放电靶衰减器电缆的电压/电流转换因子测量所使用的标准电流源与多用表进行测量。标准电流源输出1A直流电流的不确定度为002，多用表的电压测量精度为0008，50精密负载的精度为05，重复测量，计算得到静电放电靶衰减器电缆的电压/电流转换因子引入的不确定度为06，认为是正态分布，包含因子。2KC214失配引入的不确定度示波器输入端口的电压驻波比（VSWR）1501。使用网络分析仪对静电放电靶的（输入端口反射系数）进行测量，其最大VSWR1171。因此，在示波器和静电放电1S靶之间由失配引起的相对标准不确定度由下式计算得到2175131RELU失配引入的不确定度为U形分布，因此除数为。2C215重复测量引入的A类不确定度通过10次重复测量，并计算标准差，得到重复测量的标准差为15。C216系统合成标准不确定度和系统扩展不确定度贡献量分布值IUY2IY2示波器垂直测量精度矩形，3K10058033靶衰减器电缆链路频率响应正态，225125156静电放电靶衰减器电缆的电压/电流转换因子正态，K0603009JJFXXXXXXXX第15页失配U形，除数2312248重复性正态，除数11515225合计904第一峰值电流的合成标准不确定度CU开方30第一峰值电流的扩展不确定度U正态，2K60C22电流上升时间的校准C221测量不确定度的分析根据实际的校准环境，在静电放电模拟器放电电流第一峰值测量中影响总的测量结果的不确定度来源主要有以下几个因素1示波器峰值读数引入的不确定度,作为B类不确定度。2示波器90峰值电流读数引入的不确定度，作为B类不确定度。3示波器10峰值电流读数引入的不确定度