JJF 1723-2018 交直流模拟电阻器校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 7 2 32 0 1 8交直流模拟电阻器校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rA C & D CR e s i s t a n c eS i m u l a t o r s 2 0 1 8 - 1 2 - 2 5发布2 0 1 9 - 0 3 - 2 5实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布市场监管总局市场监管总局交直流模拟电阻器校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rA C & D CR e s i s t a n c eS i m u l a t o r sJ J F1 7 2 32 0 1 8 归 口 单 位:全国电磁计量技术委员会 主要起草单位:浙江省计量科学研究院辽宁省计量科学研究院中国计量科学研究院 参加起草单位:长沙天恒测控技术有限公司上海兰斯汀仪表研究所 本规范委托全国电磁计量技术委员会负责解释J J F1 7 2 32 0 1 8市场监管总局市场监管总局本规范主要起草人:陈志明 ( 浙江省计量科学研究院)梁国鼎 ( 辽宁省计量科学研究院)王 昊 ( 中国计量科学研究院) 参加起草人:郑孟霞 ( 浙江省计量科学研究院)周新华 ( 长沙天恒测控技术有限公司)朱庆发 ( 上海兰斯汀仪表研究所)李松杨 ( 辽宁省计量科学研究院)J J F1 7 2 32 0 1 8市场监管总局市场监管总局目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 概述(1)4 计量特性(1)4 . 1 模拟电阻(1)4 . 2 电流(2)5 校准条件(2)5 . 1 环境条件(2)5 . 2 测量标准及其他设备(2)6 校准项目和校准方法(2)6 . 1 校准项目(2)6 . 2 校准方法(2)7 校准结果表达(5)8 复校时间间隔(6)附录A 交直流模拟电阻器电阻测量不确定度评定示例(7)附录B 校准原始记录格式(9)附录C 校准证书内页格式(1 1)J J F1 7 2 32 0 1 8市场监管总局市场监管总局引 言本规范依据J J F1 0 7 12 0 1 0 国家计量校准规范编写规则和J J F1 0 5 9 . 12 0 1 2 测量不确定度评定与表示编制。本规范为首次发布。J J F1 7 2 32 0 1 8市场监管总局市场监管总局交直流模拟电阻器校准规范1 范围本规范适用于电流为 (0 . 1A1k A)的直流、工频交流有源模拟电阻器的校准。2 引用文件本规范引用了下列文件:J J G1 6 6 直流电阻器J J G9 8 2 直流电阻箱J J F1 5 8 7 数字多用表校准规范J J F1 6 3 6 交流电阻箱校准规范凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本 ( 包括所有的修改单)适用于本规范。3 概述交直流模拟电阻器 ( 以下简称 “ 模拟电阻器”)是一种有源四端标准电阻器,常用于电阻测量仪器的检定或其他相关参数的测量。基于欧姆定律,根据输入测试电流I产生与标准电阻R0对应的电压信号,实际为一个电流电压转换器,模拟电阻R与标准电阻R0满足如下关系:R=R0/K,其中K为电流 ( 电压)转换装置的变比。模拟电阻器原理框图如图1(a) 、(b)所示。模拟电阻器主要由电流 ( 电压)转换装置和无源标准电阻器等构成,可分为电流型有源模拟电阻器和电压型有源模拟电阻器。 (a)电流型有源模拟电阻器 (b)电压型有源模拟电阻器图1 模拟电阻器原理框图4 计量特性4 . 1 模拟电阻测量范围:12 0 0;1J J F1 7 2 32 0 1 8市场监管总局市场监管总局最大允许误差:(0 . 2%0 . 0 2%) 。4 . 2 电流测量范围:0 . 1A10 0 0A;最大允许误差:(0 . 2%0 . 0 2%) 。注:以上指标不是用于合格性判别,仅供参考。5 校准条件5 . 1 环境条件环境温度:(2 03);相对湿度:7 5%;供电电源:电压 (2 2 02 2)V,频率 (5 01)H z;周围不存在影响测量的机械振动和电磁干扰。5 . 2 测量标准及其他设备5 . 2 . 1 校准装置的测量范围应覆盖被校模拟电阻器的示值范围,且具有足够的分辨力、准确度和稳定性,以保证测量系统的扩展不确定度 (k=2)不大于被校模拟电阻器最大允许误差绝对值的1/3。5 . 2 . 2 依据所采用的校准方法,选择以下满足校准要求的测量设备:5 . 2 . 2 . 1 直流 ( 交流)电流源电流源的输出电流应不低于被校模拟电阻器的输入测试电流,其短期稳定度(3m i n) 一般应优于0 . 0 1%。5 . 2 . 2 . 2 直流电阻测量装置直流电阻测量装置一般应比被校直流模拟电阻器高两个准确度等级。5 . 2 . 2 . 3 数字电压表、电流测量装置 ( 标准电流表、标准电阻器、精密分流器、标准电流互感器) 。测量范围应覆盖被校模拟电阻器的示值范围,其测量不确定度一般应不超过被校模拟电阻器最大允许误差绝对值的1/5。6 校准项目和校准方法6 . 1 校准项目模拟电阻器校准项目见表1。表1 模拟电阻器校准项目序号校准项目校准方法条款1模拟电阻6 . 2 . 32电流6 . 2 . 46 . 2 校准方法6 . 2 . 1 校准前准备6 . 2 . 1 . 1 外观及通电检查2J J F1 7 2 32 0 1 8市场监管总局市场监管总局目视或手动操作,检查被校模拟电阻器,应符合以下要求:a)外形结构完好,无影响正常工作的机械损伤;b)开关、旋钮等器件转动灵活、定位准确、接触可靠;c)通电后亮度均匀、字符显示清晰,无影响读数的缺陷。6 . 2 . 1 . 2 被校模拟电阻器和测量设备按使用说明书要求进行预热。6 . 2 . 1 . 3 模拟直流电阻时,在额定电流下对全检量程的1 0%阻值点,用数字电压表测量模拟电阻器电压端的交流电压分量及相应输出的直流电压,两者之比一般不大于1%。6 . 2 . 1 . 4 模拟交流电阻时,在额定电流下对全检量程的1 0%阻值点,用数字电压表测量模拟电阻器电压端的直流电压分量及相应输出的交流电压,两者之比一般不大于1%。6 . 2 . 2 校准点的选取原则校准点应覆盖所有量程并兼顾各量程之间的覆盖性及量程内的均匀性,同时应参考被校模拟电阻器使用说明书中对校准点的建议,并可根据实际情况或送校单位的要求选取校准点。具有交流及直流模拟电阻的模拟电阻器应分别进行校准。6 . 2 . 2 . 1 模拟电阻校准点选取准确度最高量程 ( 倍率组合)为基本量程,其他量程为非基本量程。基本量程,所有测量点全校;非基本量程,选取23个校准点,一般包括量程的1 0%和1 0 0%点。6 . 2 . 2 . 2 电流校准点各电流量程选取35个校准点,一般包括量程的2 0%、1 0 0%点。6 . 2 . 3 模拟电阻6 . 2 . 3 . 1 直接测量法对于直流模拟电阻器,按图2连接。在额定电流下用比被校模拟电阻器高两个准确度等级的精密直流电阻测量装置直接进行校准,直流电阻测量装置示值Rn即为被校模拟电阻值的校准结果Rx。图2 直接测量法模拟电阻校准示意图模拟电阻器的电阻示值误差按式 (1)计算:R=Rx-Rn(1)3J J F1 7 2 32 0 1 8市场监管总局市场监管总局式中:R 模拟电阻示值误差,;Rx 模拟电阻的设定值,;Rn 模拟电阻的实际值,。模拟电阻的相对误差按式 (2)计算:R=Rx-RnRn1 0 0%(2)式中:R 模拟电阻的相对误差。6 . 2 . 3 . 2 标准源表法按图3连接,用标准源表法校准模拟电阻器的电阻示值。图3 标准源表法模拟电阻校准示意图在额定电流下,根据校准点调节被校模拟电阻器的电阻设定值,用数字电压表测量其电压输出端电压,记录电阻设定值Rx、电压测量值Un和电流测量值In,被校模拟电阻器的实际阻值Rn按式 (3)计算:Rn=UnIn(3)式中:Un 模拟电阻器输出电压测量值,V;In 标准电流源输出值或模拟电阻器输入电流测量值,A。模拟电阻示值误差按式 (1) 、(2)计算。6 . 2 . 4 电流6 . 2 . 4 . 1 标准源法按图4连接,根据校准点设定标准电流源的输出值In,记录被校模拟电阻器的电流示值Ix,被校模拟电阻器电流示值误差按式 (4) 、(5)计算。图4 标准源法电流校准示意图模拟电阻器的电流示值误差按式 (4)计算:4J J F1 7 2 32 0 1 8市场监管总局市场监管总局I=Ix-In(4)式中:I 电流示值误差,A;Ix 模拟电阻器输入电流显示值,A;In 电流实际值,A。相对示值误差按式 (5)计算:I=Ix-InIn1 0 0%(5)式中:I 电流相对示值误差。6 . 2 . 4 . 2 标准表法按图5连接,调节电流源的输出电流值使电流测量装置的示值为校准点In,记录被校模拟电阻器的电流示值Ix,被校模拟电阻器电流示值误差按式 (4) 、(5)计算。图5 标准表法电流校准示意图校准时应考虑电流测量装置的输入阻抗和输入零电流对校准结果的影响。7 校准结果表达校准结果应在校准证书 ( 报告)上反应,校准证书 ( 报告)应至少包括以下信息:a)标题,如 “ 校准证书” ;b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点 ( 如果与实验室的地址不同) ;d)证书或报告的唯一性标识 ( 如编号) ,每页及总页数的标识;e)客户的名称和地址;f)被校对象的描述和明确标识;g)进行校准的日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时,应说明被校对象的接收日期;h)如果与校准结果的有效性和应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;i)对校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;k)校准环境的描述;l)校准结果及其测量不确定度的说明;m)对校准规范的偏离的说明;5J J F1 7 2 32 0 1 8市场监管总局市场监管总局n)校准证书和校准报告签发人的签名、职务或等效标识;o)校准结果仅对被校对象有效的声明;p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书或报告的声明。校准原始记录格式见附录B,校准证书 ( 报告)内页格式见附录C。8 复校时间间隔建议复校时间间隔为1年。送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。6J J F1 7 2 32 0 1 8市场监管总局市场监管总局附录A交直流模拟电阻器电阻测量不确定度评定示例A . 1 概述环境条件:温度2 1 . 5,相对湿度5 5%;测量标准:高精度直流源、标准数字电压表;被测对象:交直流模拟电阻器0 . 0 5级;测量方法:采用标准源表法。在额定电流下,设定模拟电阻器电阻值,调节标准直流源输出电流,测量模拟电阻器电压输出端电压,通过欧姆定律得到该点的电阻值。A . 2 测量模型=Rx-UnIn(A . 1)式中: 电阻示值误差,Rx 模拟电阻的示值,;Un 模拟电阻器电压端的电压测量值,V;In 直流源输出的电流实际值,A。A . 3 合成标准不确定度计算公式在校准条件下,模拟电阻的测量不确定度主要由作测量标准的电流源、数字电压表等测量设备引起,且相互之间不相关,温度、湿度等其他因素的影响均可忽略不计。其合成标准不确定度计算公式如下:u2c()=c21u2(Rx)+c22u2(Un)+c23u2(In)式中:灵敏系数:c1=Rx=1,c2=Un=-1In,c3=In=UnI2nA . 4 标准不确定度分量的评定A . 4 . 1 输入量Rx引入的标准不确定度u1(Rx)主要由被校模拟电阻器的测量重复性引起,覆盖了分辨力引起的标准不确定度。以在额定电流2 5A下,设定直流电阻为1 0 0 . 1m为例,通过测量直流输出电压得到一列数据见表A . 1所示。表A . 1 测量数据列i12345U/V2 . 5 0 14 62 . 5 0 15 32 . 5 0 14 92 . 5 0 15 92 . 5 0 16 1R/m1 0 0 . 0 5 81 0 0 . 0 6 11 0 0 . 0 6 01 0 0 . 0 6 41 0 0 . 0 6 4i67891 0U/V2 . 5 0 14 82 . 5 0 15 52 . 5 0 15 22 . 5 0 15 52 . 5 0 15 3R/m1 0 0 . 0 5 91 0 0 . 0 6 21 0 0 . 0 6 11 0 0 . 0 6 21 0 0 . 0 6 17J J F1 7 2 32 0 1 8市场监管总局市场监管总局 平均值R=1 0 0 . 0 6 1m,单次实验标准偏差为:s=1 0i=1(Ri-R)2n-1=1 . 9 21 0-3m测量结果取1次读数,则u1(Rx)=s=1 . 9 21 0-3mA . 4 . 2 输入量Un引入的标准不确定度u2(Un)主要由用于测量直流输出电压的标准数字电压表引起。模拟电阻器额定电流为2 5A,直流电阻为1 0 0 . 1m点,电压Un=IR=2 5A1 0 0 . 0 6 1m=2 . 5 0 15V,标准数字电压表测量该电压时的不确定度为U=3 . 01 0-62 . 5 0 15V+0 . 21 0-62 0V=1 1 . 5 0 461 0-6V,则u2(Un)=1 1 . 5 0 461 0-6V/2=5 . 7 51 0-6VA . 4 . 3 输入量In引入的标准不确定度u3(In)主要由输出直流电流的标准电流源引起。校准时,模拟电阻器电流量程为2 5A,使用0 . 0 1级直流测试系统电流量程为3 0A,=(6 01 0-62 5A+4 01 0-63 0A)=2 71 0-4A,即半宽a=2 71 0-4A,在此区间可认为服从均匀分布,包含因子k= 3,则u3(In)=2 71 0-4A/3=1 5 . 61 0-4AA . 5 合成标准不确定度A . 5 . 1 输入量标准不确定度分量一览表表A . 2 输入量标准不确定度分量一览表不确定度来源标准不确定度ui灵敏系数ci标准不确定度分量ciui测量重复性引入的不确定度1 . 9 21 0-3m11 . 9 21 0-3m输出电压引入的不确定度5 . 7 51 0-6V-1/2 5A2 . 3 01 0-4m测试电流引入的不确定度1 5 . 61 0-4A2 . 5V/ (2 5)2A26 . 2 41 0-3mA . 5 . 2 合成标准不确定度的计算以上各项标准不确定度分量互不相关,故合成标准不确定度为uc()=c21u21(Rx)+c22u22(Un)+c23u23(In)6 . 5 31 0-3(m)A . 6 扩展不确定度取包含因子k=2,则扩展不确定度为U=kuc()=26 . 5 31 0-31 . 41 0-2(m)A . 7 测量结果的表述在本实例中,模拟电阻器电阻值1 0 0 . 1m的测量结果可表示为:R=(1 0 0 . 0 6 10 . 0 1 4)m (k=2)8J J F1 7 2 32 0 1 8市场监管总局市场监管总局附录B校准原始记录格式交直流模拟电阻器校准原始记录证书编号 第1页 共2页委托单位: 委托单位地址:型号名称:出厂编号:制 造 厂:校准日期:校准地点:校 准:核 验:温度 相对湿度 %校准过程中的异常情况:样品状态描述:校准前:校 准 后:校准的技术依据:参照J J F1 7 2 32 0 1 8交直流模拟电阻器校准规范校准所用的主要测量设备:名称/编号测量范围型号不确定度或准确度等级或最大允许误差证书号有效日期1 .直流模拟电阻电流选择: 倍率: 实际输入:电流选择: 倍率: 实际输入:设定值电压值实测值允许误差示值误差设定值电压值实测值允许误差示值误差不确定度U= (k=2)不确定度U= (k=2)9J J F1 7 2 32 0 1 8市场监管总局市场监管总局交直流模拟电阻器校准原始记录第2页 共2页2 .交流模拟电阻电流选择: 倍率: 实际输入:电流选择: 倍率: 实际输入:设定值电压值实测