JJF 2018-2022 电荷量测量仪校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范2电荷量测量仪校准规范es7发布 7实施国家市场监督管理总局 发布2电荷量测量仪校准规范res

2归口单位:全国电磁计量技术委员会主要起草单位:北京东方计量测试研究所参加起草单位:辽宁省检验检测认证中心广东省计量科学研究院大连计量检验检测研究院有限公司本规范委托全国电磁计量技术委员会负责解释2本规范主要起草人:陈少华北京东方计量测试研究所金海彬北京东方计量测试研究所集海妮北京东方计量测试研究所郭柏军辽宁省检验检测认证中心参加起草人:梁国鼎辽宁省检验检测认证中心)吴海益广东省计量科学研究院)赵晓俊大连计量检验检测研究院有限公司)2目 录引言………………………

Ⅱ)1范围……………………2引用文件………………3术语和计量单位………………………4概述……………………5计量特性………………6校准条件………………1环境条件……………2测量标准及其他设备………………7校准项目和校准方法…………………1校准项目……………2校准方法……………8校准结果表达…………1校准证书……………2数据修约……………9复校时间间隔…………

1)1)1)1)1)2)2)2)3)3)3)5)5)6)6)附录A 电荷量测量仪示值误差校准不确定度评定示例……………

7)附录B 校准原始记录格附录C 校准证书内页格

…………………………

))Ⅰ2引 言《 本规范依据F0国家计量校准规范编写规则F2测量不确定度评定与表示》编制。本规范为首次发布。Ⅱ2电荷量测量仪校准规范范围本规范适用于测量范围为C电荷量测量仪的校准。本规范不适用于脉冲电荷量测量仪的校准。引用文件本规范引用了以下文件:1常用电学计量名词术语试行)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。术语和计量单位电荷量e物体所带电荷的量值。电荷量有时也被简称为电量,其国际单位制单位是库仑,符。概述电荷量测量仪是用来测量带电体如织物、带电导体等的电荷量而设计的仪表,可直接读出电荷量值,一般采用集成电路、高输入阻抗运放和静电电容器等元件,可以配合法拉第筒使用。电荷量测量仪的测量对象可以统一认为是各种能输出电荷量的电荷源,包括静态电荷源、带电电容器、摩擦后织物等。电荷量测量仪按输入方式可分为虚地式和非虚地式。具体原理如图1所示。计量特性

)虚地式 )非虚地式图1电荷量测量仪原理1测量范围:±。2最大允许误差:±20。12电荷量测量仪的示值误差按公式)计算,相对示值误差按公式)计算。Qr

)式中:

Q0 )Q电荷量测量仪的示值误差;电荷量测量仪的示值;标准电荷量值;电荷量测量仪的相对示值误差。电荷量测量仪的最大允许误差用公式)表示,相对最大允许误差用公式)表示。式中:

QE=±a b Qm) )E=E=a b QE电荷量测量仪的最大允许误差;电荷量测量仪的示值;Qm电荷量测量仪的量程满度值;与读数值有关的误差系数;与量程值有关的误差系数;E电荷量测量仪的相对最大允许误差。校准条件环境条件)环境温度02℃;)相对湿度00;供电电源:电压02,频率01;实验室应有防静电措施;周围无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动,并具有良好的接地。测量标准及其他设备校准用设备的测量范围要覆盖被校准参数的测量范围

,应具有足够的分辨力、准确度和稳定性,以保证由标准器、辅助设备及环境条件所引起的扩展不确定度k)不大于被校准参数最大允许误差绝对值的。根据所采用的校准方法,选择以下满足校准要求的测量设备:直流标准电荷源输出范围:±最大允许误差:5。直流标准电压源输出范围:±10最大允许误差:2。2标准电容器

2电容标称值,准确度等级5级。标准电容器泄漏电阻的影响应当可以忽略不计,并应该有足够的耐压。电容测量仪测量范围:±最大允许误差:5。校准项目和校准方法校准项目 。电荷量测量仪校准项目见表1表1电荷量测量仪校准项目一览表序号校准项目计量特性的条款编号校准方法的条款编号1电荷量52校准方法校准前准备外观检查被校电荷量测量仪外观应完好,

无影响正常工作的机械损伤。

机壳、

端钮、

开关、按键和调节旋钮应无松动、损伤、脱落,各种功能标志应齐全正确。b)工作正常性检查通电后开关、按键、调节旋钮、显示屏、测量仪表和各种状态指示灯标志应工作正常。预热 , 。被校仪器应在实验室环境中放置不少于h 以消除温度均匀性的影响 校准示值误差前,校准用标准设备以及被校仪器应按各自说明书的要求进行预热。一般要求预热不少于2h,使仪表示值达到稳定。在校准前应对被校仪器进行放电,消除被校仪器内部已积累的电荷引起的误差。电荷量示值误差校准点选取按被校电荷量测量仪每个量程选取3至5个校准点和接近满量程点。注:也可根据客户需要选择校准点。

至少包括量程的0

0直接测量法此方法使用标准电荷源对被校电荷量测量仪进行校准

,校准步骤如下:按图2所示,通过适配器用低噪声测试线将标准电荷源输出端与被校电荷量测量仪输入端连接,并进行清零操作。根据被校电荷量测量仪的量程,按选择的校准点设置标准电荷源输出电荷值。接通标准电荷源输出,待电荷测量稳定后,读取被校电荷量测量仪示值。记录标准电荷源设置值和被校电荷量测量仪示值。32图2直接测量法校准接线图被校电荷量测量仪的示值误差按公式)计算,被校电荷量测量仪的相对示值误差按公式)计算。间接测量法标准电容法标准电容法仅适用于输入虚地式电荷量测量仪的校准

,具体步骤如下:按图3所示,将标准电压源、标准电容器与被校电荷量测量仪连接并进行清零操作。图3标准电容法校准接线图根据,选择校准点,按公式ss计算,调节标准电压源输出。待测量稳定后,记录被校电荷量测量仪示值。被校电荷量测量仪的示值误差按公式)计算:式中:

Qs )Q被校电荷量测量仪的示值误差;被校电荷量测量仪的示值;标准电容器上的电荷量值;标准电压源输出值;标准电容器电容值。被校电荷量测量仪的相对示值误差按公式采样电容法

)

计算。, :采样电容法仅适用于输入非虚地电荷量测量仪的校准4

具体步骤如下2测量采样电容 )输出标准电压图4采样电容法接线图测量采样电容,如图4)所示,将电容测量仪测量端与被校电荷量测量仪输入端连接,测量被校电荷量测量仪中采样电容实际值。按图4)所示,将标准电压源输出端与被校电荷量测量仪输入端连接,根据选取的校准点,按公式计算,调节标准电压源输出。待测量稳定后,记录被校电荷量测量仪示值。被校电荷量测量仪的示值误差按公式)计算:式中:

Qr )Q被校电荷量测量仪的示值误差;被校电荷量测量仪的示值;被校电荷量测量仪采样电容的电荷量值;标准电压源输出值;被校电荷量测量仪采样电容值。被校电荷量测量仪的相对示值误差按公式)计算。校准结果表达校准证书校准结果应在校准证书上反映标题,如校准证书;实验室名称和地址;

校准证书应至少包括以下信息:进行校准的地点如果与实验室的地址不同证书或报告的唯一性标识如编号每页及总页数的标识;客户的名称和地址;被校对象的描述和明确标识;进行校准的日期;如果与校准结果的有效性或应用有关时,应对校准过程中校准对象的设置和操作进行说明;对校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;校准环境的描述;52校准结果及其测量不确定度的说明;对校准规范的偏离的说明;校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识;校准结果仅对被校对象有效的声明;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校准证书报告内页格式见附录。数据修约校准数据应先计算

,后修约

。数据修约应采用四舍五入及偶数法则进行

,末位数修约到被校电荷量测量仪最大允许误差绝对值的0位。复校时间间隔建议电荷量测量仪的复校时间间隔为1年。送校单位也可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。6附录A

2引言

电荷量测量仪示值误差校准不确定度评定示例,本附录以电荷量测量仪C点示值误差校准结果的测量不确定度评定为例 明电荷量测量仪示值误差校准结果测量不确定度评定的程序。直接测量法测量模型

, , ( )以标准电荷源直接校准电荷量测量仪示值误差表示:

见

测量模型可用式

1式中:

Qr )Q被校电荷量测量仪的示值误差;被校电荷量测量仪的示值;标准电荷源输出标准电荷量值。各输入量之间不相关,不确定度传播律可用公式)表示。Q=) )式中:Q被校电荷量测量仪示值误差的合成标准不确定度;被校电荷量测量仪引入的标准不确定度;标准电荷源引入的标准不确定度。标准不确定度来源)的来源标准电荷源输出示值误差引入的标准不确定度。)的来源被校电荷量测量仪分辨力引入的不确定度被校电荷量测量仪重复性引入的不确定度。不确定度的评定 ()标准电荷源引入的标准不确定度u按B类进行评定。根据标准电荷源C技术指标,其最大允许误差为±×91=±,则分散区间的半宽度为,为均匀分布,包含因子3,则标准电荷源最大允许误差引入的标准不确定度为:aCk 3被校电荷量测量仪引入的标准不确定度)被校电荷量测量仪分辨力引入的不确定度)72根据说明书可知,被校电荷量测量仪分辨力为,按B类进行评定,其区间半宽度为1,为均匀分布,包含因子=,则被校电荷量测量仪分辨力引入的标准不确定度为:aCk 3被校电荷量测量仪重复性引入的不确定度)0it2n-1重复性引入的标准不确定度采用A类评定通过多次重复测量0it2n-1() )式中:

s=被校电荷量测量仪多次测量值的平均值;i被校电荷量测量仪第i次测量值;重复测量的次数,此处。表1被校电荷量测量仪重复性测量数据测量序号1234567890C6766667766根据表1中的数据,由公式)计算出单个测得值的实验标准差:C校准时取单次测量的测得值,故测量重复性引入的不确定度为:) Cc被校电荷量测量仪引入的不确定度) ,测量结果的重复性和测量分辨力作为被校电荷量测量仪引入不确定度分量电荷量测量仪引入的不确定度:=22C

则被校1 2不确定度分量一览表不确定度分量见表表2电荷测量示值误差校准的不确定度分量表不确定度分量不确定度来源标准不确定度)标准电荷源的最大允许误差C)被校电荷量测量仪C合成标准不确定度Q)各输入量之间的测量不确定度之间不相关

,故合成标准不确定度:Q=1C82扩展不确定度UQ)取包含因子k=2,则扩展不确定度为:UQQC间接测量法测量模型以标准电压标准电容法校准电荷量测量仪示值误差为例,

校准方法详见,测量模型可用公式)和公式)表示: ( )式中:

QECECE

)Q被校电荷量测量仪的示值误差;被校电荷量测量仪的示值;标准电容器上的电荷量值;标准电压源输出值;E标准电容器与被校电荷量测量仪输入电容串联的等效电容;标准电容器电容值;被校电荷量测量仪输入电容值。不确定度传播律可用式)表示:Q=)式中:QQ=Q=-

)=tQ=- s 。

s

s

2i 2Q被校电荷量测量仪示值误差的合成标准不确定度;被校电荷量测量仪重复性或分辨力引入的标准不确定度;标准电压源引入的标准不确定度;标准电容引入的标准不确定度;被校电荷量测量仪输入电容引入的标准不确定度。标准不确定度来源由标准电压源最大允许误差引入的标准不确定度u由标准电压源最大允许误差引入的标准不确定度u

()。)的来源

()。由标准电容年变化引入的标准不确定度uCs)的来源

。由被校电荷量测量仪输入电容引入的标准不确定度u9)的来源

2被校电荷量测量仪分辨力引入的标准不确定度被校电荷量测量仪重复性引入的标准不确定度被校电荷量测量仪失调电压引入的标准不确定度被校电荷量测量仪失调电流引入的标准不确定度。标准不确定度的评定 ()标准电压源引入的标准不确定度u按B类进行评定。根据标准电压源1V技术指标,其最大允许误差为7,则分散区间的半宽度为6,为均匀分布,包含因子=,则标准电压源最大允许误差引入的标准不确定度为:a66Vk 3标准电容引入的标准不确定度)按B类进行评定。根据标准电容F技术指标,其年变化为,则分散区间的半宽度为,为均匀分布,包含因子=,则标准电容引入的标准不确定度为:a1Fk 3()被校电荷量测量仪输入电容引入的标准不确定度u按B类进行评定。根据被校电荷量测量仪说明书和经验数据,被校电荷量测量仪输入电容为反馈电容F量级)与放大系数6量级)的乘积,变化区间为,则分散区间的半宽度为,为均匀分布,包含因子=,则被校电荷量测量仪输入电容引入的标准不确定度为:a2Fk 3()被校电荷量测量仪引入的不确定度u被校电荷量测量仪分辨力引入的不确定度)根据说明书可知,被校电荷量测量仪分辨力为。按B类进行评定,其区间半宽度为1,为均匀分布,包含因子=,则被校电荷量测量仪分辨力引入的标准不确定度为:a11C) k 3 ()b被校电荷量测量仪重复性引入的标准不确定度0it2n-1重复性引入的标准不确定度采用A类评定通过多次重复测量0it2n-1() )s=0式中:

2被校电荷量测量仪多次测量值的平均值;i被校电荷量测量仪第i次测量值;重复测量的次数,此处。表3电荷量测量仪重复性测量数据测量序号1234567890C6656556566根据表3中的数据,由公式)计算出实验标准差:C校准时取单次测量的测得值,故测量重复性引入的标准不确定度为:C被校电荷量测量仪失调电压引入的标准不确定度)按B类进行评定。根据被校电荷量测量仪说明书和经验数据,失调电压变化引入的电荷量变化值为1,则分散区间的半宽度为a1,为均匀分布,包含因子3,则被校电荷量测量仪失调电压引入的标准不确定度为:a1Ck 3被校电荷量测量仪失调电流引入的标准不确定度)按B类进行评定。根据被校电荷量测量仪说明书和经验数据,失调电流s变化引入的电荷量变化值为3,则分散区间的半宽度为a3,为均匀分布,包含因子3,则被校电荷量测量仪失调电流引入的标准不确定度为:a33Ck 3被校电荷量测量仪引入的标准不确定度)综上,被校电荷量测量仪引入的不确定度为:=1C不确定度分量一览表不确定度分量见表表4电荷量测量仪示值误差校准的不确定度分量表不确定度分量不确定度来源灵敏系数标准不确定度)标准电压源的最大允许误差引入7F6V)标准电容的年变化引入5V1F)被校电荷量测量仪输入电