JJF(苏) 268-2024 磁通门电流传感器校准规范

江苏省市场监督管理局发布江苏省地方计量技术规范CalibrationSpecificationforFluxgateCurrJJF（苏）268—2024磁通门电流传感器校准规范磁通门电流传感器校准规范CalibrationSpecificationfJJF（苏）268—2024JJF（苏）268—2024 12引用文件 13术语和计量单位 13.1零点输出 13.2电流比例 14概述 15计量特性 25.1零点输出 25.2直流电流比例 25.3交流电流比例 35.4相位差 35.5频带宽度(-3dB) 36校准条件 36.1环境条件 36.2校准用设备 37校准项目和校准方法 57.1校准前的准备工作 57.2零点输出 57.3直流电流比例 67.4交流电流比例 77.5相位差 87.6频带宽度 97.6.1校准点 98校准结果表达 8.1校准证书 8.2数据修约 9复校时间间隔 附录A测量不确定度评定示例 A.2零点输出 A.3直接测量法的直流电流比例 A.4比较测量法的直流电流比例 A.5相位差 A.6频带宽度 附录B校准原始记录格 附录C校准证内页格式 JJF（苏）268—2024JJF（苏）268—20241磁通门电流传感器校准规范现以外部激励的三磁芯结构为例，如图2所示，磁芯由IE激励达到磁平衡状态，一次电IS电流的线圈匝数为NS，则JJF（苏）268—20242其中：NP——被测一次电流母线匝数；IP——被测一次电流，A；NS——二次绕组匝数；IS——输出二次电流，A。图1磁通门电流传感器结构及原理图2磁通门电流传感器原理图JJF（苏）268—20243）：表1最大允许误差与相位差对照表最大允许误差±0.005%±0.01%±0.02%±0.05%±0.20%±0.50%相位差±0.17′±0.3′±0.6′±2′±5′±10′±30′其他：周围无影响校准工作正常进行的电磁干扰及定度(k=2)应不大于被校准磁通门电流传感器直流电流输出范围：0.1A～5kA；JJF（苏）268—20244交流电流输出范围：0.1A～5kA；信号发生器输出电压信号频率大于被校磁通门电流传a)频带宽度(-3dB)：DC～100MHz；b)水平灵敏度：1ns/div～10s/div；时基最大允许误差：±2×10-5；c)垂直灵敏度：1mV/div～5V/div；直流增益：±(0.5%～3%)；d)输入阻抗：50Ω和1MΩ;JJF（苏）268—20245e)数字示波器的频带宽度应不小于磁通门电流传感器的频带宽度的3倍。a)测量范围：1mA～5A;b)频率范围：DC～100kHz。输出参数额定值、电流极性标志等信息应该齐全；二次输出端子次输出电流值Im，磁通门电流传感器零点输出计算如公式(2)：IOE——被校磁通门电流传感器的零点输出；Im——直流标准电流表测量的电流值，A；fDC——被校磁通门电流传感器的标称比例；JJF（苏）268—20246IPNDC——被校磁通门电流传感器的额定一次直流电流值，A。则被校磁通门电流传感器的直流电流比例fXDC按公式(3)计算。图3直接测量法的直流电流比例校准原理图式中：fXDC——被校磁通门电流传感器的实际直流电流比例；ISDC——直流标准电流源输出的电流值，A；IXDC——直流标准电流表测量的电流值，A。注：磁通门电流传感器，负向直流电流比例校准时可使用直流标准电流源的负向，或将被校磁通门电流传感器的一次电流指示方向与直流标准电流源输出电流ISDC方向调至相反。清零。被校磁通门电流传感器标称比例为fX为fSDC，与被校磁通门电流传感器标称比例相同，按校准点调节直流标准电流源的输出电流，读取误差测量装置所示直流电流比例误差，则被JJF（苏）268—20247图4比较测量法的直流电流比例校准原理图fXDC1=fSDC+ΔfDC(4)fXDC1——被校磁通门电流传感器直流电流比例；fSDC——标准磁通门电流传感器直流电流比例；ΔfDC——误差测量装置显示的直流电流比例误差。注：磁通门电流传感器，负向电流校准时可使用直流标准电流源的负向，或将被校磁通门电流传感器的一次电流指示方向与直流标准电流源输出电流ISDC方向调至相反。直接测量法的交流电流比例校准原理如图5所示。按校准点调节交流标准电流源的输出电流ISAC，对应交流标准电流表显示值为IXAC，则被校磁通门电流传感器的实际交流电流比例fXAC按公式(5)计算。图5直接测量法的交流电流比例校准原理图8fXAC——被校磁通门电流传感器的实际交流电流比例；ISAC——交流标准电流源输出的电流值，A；IXAC——交流标准电流表测量的电流值,A。例为fXAC1，标准磁通门电流传感器的标称比例为fSAC，与被校磁通门电流传感器标称图6比较测量法的交流电流比例校准原理图fXAC1=fSAC+ΔfAC(6)fXAC1——被校磁通门电流传感器的交流电流比例；fSAC——标准磁通门电流传感器的交流电流比例；ΔfAC——误差测量装置显示的交流比例误差。相位差的校准原理图如图6所示。被校准磁通门电流传感器标称比例为fXAC1，标准磁通门电流传感器的标称比例为fSAC，与被校磁通门电流传感器标称比例相同。按校97.6.2方法一a)按图8接线，信号发生器输出稳幅正弦波信号，跨导放大器输出满足7.5.流信号要求。磁通门电流传感器输出接至宽频交流分流器上，宽频交直流分流器输出接至数字示波器；图7频带宽度校准原理图b)稳幅正弦波信号输出频率设置50Hz(或60Hz)，调节示波器分辨率使数字示波器显示的电流波形覆盖数字示波器约80%屏幕范围（通常为6格），记录数字示波器显示的基准频率点下的幅度值Aref；c)保持稳幅正弦波信号输出的电压值不变，均匀增加稳幅正弦波信号输出频率f，数字示波器显示的幅度值为Af，则带宽内下降的分贝数由公式(8)计算：dB——磁通门电流传感器频带宽度内下降的分贝数值Aref——参考频率点数字示波器测得的波形幅度；Af——f频率点数字示波器测得的波形幅度。d)当稳幅正弦波信号的频率继续升高到磁通门电流传感器的上限频率fH（标称带JJF（苏）268—2024宽）处时，记录fH频率点处数字示波器测得的幅度值Af；用公式(8)计算标称频带宽度内下降（或上升）的分贝数δdB。b)当稳幅正弦波信号的频率继续升高时，数字示波器显示幅度降至0.707Aref时，频率fBW，即为磁通门电流传感器频带宽度测得值。）；），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j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；n)校准证书签发人的签名、职务或等p)未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声被校磁通门电流传感器的校准数据都应该先计算，后修约。数据修约采用四舍五入JJF（苏）268—2024校准方法和所用仪器设备相同或近似，交流电流比例的测量IOE——被校磁通门电流传感器的零点输出；Im——直流标准电流表测量的电流值，A；fDC——被校磁通门电流传感器的标称比例；IPNDC——磁被校通门电流传感器的额定一次直流电流值，A。u(I0)——磁通门电流传感器零点输出引入的标准不确定度；u(Im)——直流标准电流表引入的标准不确定度；u(Ix0)——被校磁通门电流传感器引入的标准不确定度。直流标准电流表引入的标准不确定度u(Im)。JJF（苏）268—2024磁通门电流传感器测量结果重复性引入的标准不确定度u(Ix0)。1)直流标准电流表引入的标准不确定度u(Im)分散区间的半宽度为a=0.001μA，为均匀分布，置信因子k，则直流标准电流表2)测量结果重复性引入的标准不确定度u(Ix0)Ix——被校磁通门电流传感器零点输出直流电流的平均值；Ixi——被校磁通门电流传感器零点输出直流电流的第i次测量值；n——重复测量的次数，此处n=10。表A.1零点输出重复性测量数据第i次测量123456789测量值(μA)s(Ix)=0.04μAu(Ix)=s(Ix)=0.04μAJJF（苏）268—2024表A.2零点输出标准不确定度分量不确定度分量来源评定方法分布k值测量确定度u(Im)直流标准电流表的最大允许误差引入B类均匀分布33u(Ix0)测量结果重复性引入A类正态/0.04μAU(I0)=k×uC(I0)=0.08μAU(IOE)=k×uC(IOE)=1.2×10-7fXDC(A.4)式中：fXDC——被校磁通门电流传感器的实际直流电流比例；ISDC——直流标准电流源输出电流值，A；IXDC——直流标准电流表测试电流值,A。uc(fDC)——直接测量法的直流电流比例合成标准不确定度；u(ISDC)——直流标准电流源引入的标准不确定度；JJF（苏）268—2024u(IXDC)——直流标准电流表引入的标准不确定度；u(fDUT)——被校磁通门电流传感器引入的标准不确定度。b)直流标准电流表引入的标准不确定度u(IXDC)。a)测量结果重复性引入的标准不确定度u(fDUT)。1)直流标准电流源引入的标准不确定度u(IS则分散区间的半宽度为a=0.11A，为均匀分布，置信因子k，则直流标准电流源-52)直流标准电流表引入的标准不确定度u(IXDC)按B类进行评定。根据直流标准电流表读数0.6667A技术指标，其最大允许误差为±7.6667×10-5A，则分散区间的半宽度为a=7.6667×10-5A，为均匀分布，置信因子k，则直流标准电流表最大允许误差引入的标准不确定度为：-53)测量结果重复性引入的标准不确定度u(fDUT)JJF（苏）268—2024fDUT——被校磁通门电流传感器直流电流比例的平均值；fDUTi——被校磁通门电流传感器直流电流比例的第i次测量n——重复测量的次数，此处n=10。表A.3直接测量法的直流电流比例重复性测量数据第i次测量123456789测量值1500.171500.151500.161500.16s(fDUT)=0.013u(fDUT)rel=8.5×10-6表A.4直接测量法的直流电流比例标准不确定度分量不确定度分量来源评定方法分布k值测量确定度直流标准电流源引入B类均匀分布33直流标准电流表引入B类均匀分布3u(fDUT)rel测量结果重复性引入A类正态/uc(fDC)=uc(fDC)rel×fDC=0.14JJF（苏）268—2024U(fDC)rel=kuc(fDC)rel=1.9×10-4U(fDC)=kuc(fDC)=0.28fXDC1=fSDC+ΔfDC(A.7)fXDC1——被校磁通门电流传感器直流电流比例；fSDC——标准磁通门电流传感器直流电流比例；ΔfDC——误差测量装置显示的直流测量比例误差。uc(fXDC1)——比较测量法的直流电流比例合成标准不确定度；u(fSDC)——标准磁通门电流传感器的标准直流电流比例引入的标准不确定度；u(ΔfDC)——误差测量装置引入的标准不确定度；u(fDUT1)——被校磁通门电流传感器引入的标准不确定度。a)标准磁通门电流传感器的标准直流电流比例引入的标准不确定度u(fSDC)；b)误差测量装置引入的标准不确定度u(ΔfDC)；a)测量结果重复性引入的标准不确定度u(fDUT1)。1)标准磁通门电流传感器的标准直流电流比例引入的标准不确定度u(fSDC)JJF（苏）268—20242)误差测量装置引入的标准不确定度u(ΔfDC)为均匀分布，置信因子k，则误差测量装置引入的标准不确定度为：3)测量结果重复性引入的标准不确定度u(fDUT1)fDUT1——被校磁通门电流传感器直流电流比例的平均值；fDUT1i——被校磁通门电流传感器直流电流比例的第i次测量值；n——重复测量的次数，此处n=10。表A.5比较测量法的直流电流比例重复性测量数据123456789s(fDUT1)=6.7×10-3u(fDUT1)=s(fDUT1)=6.7×10-3JJF（苏）268—2024表A.6比较测量法的直流电流比例标准不确定度分量不确定度分量来源评定方法分布k值测量确定度u(fSDC)标准磁通门电流传感器引入B类均匀分布33-3u(ΔfDC)误差测量装置B类均匀分布 -3u(fDUT1)测量结果重复性引入A类正态/U(fXDC1)=k×uc(fXDC1)=0.028)—标准磁通门电流传感器引入的标准不确定度；JJF（苏）268—2024202)被校磁通门电流传感器测量结果重复性引入为0.034′。为均匀分布，则置信因子k，标准磁通门电流传感器引入的不确定度按B类进行评定。误差测量装置的技术指标，相位差最大允许误差为JJF（苏）268—202421 n——重复测量的次数，此处n=10。表A.7相位差重复性测量数据第i次测量123456789测量值(′)表A.8相位差标准不确定度分量表不确定度分量来源评定方法分布k值测量确定度标准磁通门电流传感器引入B类均匀分布33误差测量装置B类均匀分布330.003′测量结果重复性引入A类正态/0.007′JJF（苏）268—202422Aref——参考频率点数字示波器测得的波形幅度；Af——f频率点数字示波器测得的波形幅度。u2——显示装置示波器分辨力参考幅值引入的标准不确定度；u3——显示装置示波器分辨力标准幅值引入的标准不确定度；u4——跨导放大器引入的标准不确定度；u5——宽频交流分流器引入的标准不确定度；u6——被校磁通门电流传感器引入的标准不确定度。a)标准器的平坦度或频响不准确引入的标准不确定度u1；b)显示装置示波器分辨力引入的标准不确定度u2和u3；c)跨导放大器引入标准不确定度u4；JJF（苏）268—202423d)宽频交直流分流器引入标准不确定度u5。2)被校磁通门电流传感器引入的标准不确定度a)测量结果重复性引入的标准不确定度u6。a)标准器的平坦度或频响不准确引入的标准不确定度u1b)显示装置示波器分辨力引入的标准不确定度u2和u3：按B类进行评定。示波器垂直分辨力为9位，即其垂直分辨力为满度值的1/29-1)=1.96×10-3。在示波器频带宽度内正弦波幅度由参考频率下的6div最多下降,c)跨导放大器引入的标准不确定度u4，引入量可忽略；d)宽频交流分流器引入的标准不确定度u5，引入量可忽略；e)测量结果重复性引入的不确定度量u6。各种随机因素导致的不确定度，用A类方法评定。多次重复测量结果如表A.9量值，dB；n——重复测量的次数，此处n=10。JJF（苏）268—202424表A.9频带宽度重复性测量数据。第i次测量123456789测量值(dB)s(δdB)=0.041dB表A.10频带宽度标准不确定度分量汇总表不确定度分量来源评定方法分布k值测量确定度信号发生器的平坦度或频响引入B类均匀分布 0.099dBu2显示装置数字示波器分辨力参考幅值引入B类均匀分布 0.013dB显示装置数字示波器分辨力标准幅值引入B类均匀分布 0.019dBu4跨导放大器引入B类均匀分布 /宽频交流分流器引入B类均匀分布 /u6测量结果重复性引入A类正态/0.041