JJF(鄂) 185-2026 磁阻式磁传感器校准规范

2026—06—02发布2026—09—10实施磁阻式磁传感器校准规范JJF(鄂)185-2026上官业欣(国防科技工业弱磁专业计量站)耿睿(湖北省计量测试技术研究院)董昊(国防科技工业弱磁专业计量站)李艳(湖北省计量测试技术研究院)王文彪(国防科技工业弱磁专业计量站)普夏(湖北省计量测试技术研究院)吴园(国防科技工业弱磁专业计量站)陈媛媛(湖北省计量测试技术研究院)JJF(鄂)185-2026I I 1 1 1 24.1原理 24.2分类 35计量特性 3 3 3 3 35.5频率响应 3 36校准条件 4 4 4 19复校时间间隔 附录A测量不确定度评定示例 附录B磁阻式磁传感器校准原始记录格式 附录C校准证书内页格式 20JJF(鄂)185-2026I本规范依据国家计量技术规范JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》、本规范适用于磁场测量范围-20mT~20mT并具备线性输出特性的双极性磁阻式磁2引用文件凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适件，其最新版本(包括所有的修改单)适用本规范。3术语和计量单位利用磁阻材料的电阻值、电阻率随外加磁场变化而变灵敏度的单位为伏特每伏特特斯拉(V/(V·T)),用符号ks表示。线性度用符号L表示。在测量范围内，随磁通密度增加方向(正行程)和磁通密度(T)减小方向(反行程),输入-输出特性曲线不重合的现象。一般用磁传感器正、反向行程，在零磁场下磁滞的单位为微特(μT),用符号BH表示。磁阻式磁传感器(以下简称磁传感器)用于测量毫特级及以下的磁场，当外界磁场环境改变时，受外界磁场影响，其阻值随之发生变化，因而可通过测量其输出电压信号实现磁场的测量。磁传感器的输出电压与供电电压及被测磁场的关系如公式(1)所示。U——磁传感器的输出电压，V;磁阻式磁传感器一般采用推挽式惠斯通全桥结构设计，内部包含4个磁敏感元件磁阻式磁传感器按极性主要分为单极性和双极性两种，双极性的输出电压信号随磁场变化近似呈中心对称，单极性的输出电压信号随磁场变5计量特性线性工作范围50V/(V·T)～1MV/(V·T)。线性度不超过2%。磁滞不小于10nT。噪声峰峰值不小于0.5nT;时漂在1nT~10μT区间内。6校准条件6.1环境条件c)相对湿度：30%～75%;校准用设备应经过计量技术机构检定或校准，满足1)磁场范围：-20mT~20mT;3)工作区：应不小于被校磁传感器探头的尺寸。c)直流恒压源1)电压范围：满足被校磁传感器供电需求。1)直流电压测量范围：0.1mV~10V;3)交流电压最大允许误差：±0.1%;1)工作区梯度：≤2nT;2)屏蔽系数：≥50dB。f)频谱分析仪(或具有频谱分析功能的数据采集器)1)最大采样率：不小于50kHz;2)电压采集本底噪声：≤10nV/√Hz@1Hz。7校准项目和校准方法7.1校准项目校准项目见表1。表1校准项目表序号校准项目1灵敏度2线性度34噪声56时漂7.2校准方法7.2.1灵敏度按图2连接仪器。磁轴方向磁场线圈a)校准点的选择：一般正反向各选择不少于6个测量点，包含该量程的±5%、±20%、±40%、±60%、±80%、±100%;必要时，可根据使用要求适当增加校准c)按图2连接仪器，并按使用要求预热。d)将被校磁传感器放在磁场复现系统工作磁传感器满量程50%的磁通密度；调整探头方向，使被校磁传感器的输出电压值最e)磁场复现系统从负向最大磁通密度到正向最大磁通密度(正行程)再从正向最大磁通密度到负向最大磁通密度(反行程),逐一复现所选校准点的磁通密度。f)记录标准磁场值、被校磁传感器的供电电压和输出电压，按公式(2)计算被g)对于单极性输出的磁阻式磁传感器，其公式(3)计算出被校准点的输出电压拟合值。U!——被校磁传感器的拟合输出电压值，V。b)找出校准曲线和拟合直线的最大偏差，按公式(4)计算线性度。磁滞校准的原理图如图2所示，按以下步骤进行校准。a)校准点的选择：一般选择零磁场作为磁滞的校准点。b)按7.2.1中b)~d)步骤完成准备工作。c)磁场复现系统产生被校磁传感器工作范围内的最大负向磁通密度并保持30s,然后感器工作范围内最大正向磁通密度并保持30s,然后按反行程逐步减小至零磁场，记录d)按公式(5)计算被校磁传感器的磁滞。按图3连接仪器。b)按图3连接仪器，并按使用要求预热。d)用数字电压表记录被校传感器的输出值，确保连续记录数据不少于11个，时间间隔不大于1s。按公式(6)计算被校磁传感器噪声的峰峰值。Us——被校磁传感器的供电电压，V。e)用频谱分析仪(数据采集器)测量磁传感器的输出电压值，确保连续测量依据被测对象指定的频率，选择合适的采样率、样本长度、窗函数，按公式(7)按图4连接仪器。数字多用表1数字多用表2交流稳流源交直流分流器mT的，选择20μT~20mT区间f)用数字多用表记录被校磁传感器的输出电压Ufire—在频率fi的磁感应强度衰减量，dB;h)重复步骤f)～h),完成所有校准点的测量和记录。7.2.6.1磁屏蔽法a)在零磁场下校准时漂时用磁屏蔽装置，校准原理如图3所示。b)校准点的选择：在屏蔽装置内磁场校准点为零点，根据被校磁传感器的使求选择漂移时间及时间间隔；若没有具体要求，漂移时间一般定为30min,记录时间间隔一般不少于3min一次，数据不少于11组。d)按选定的时间间隔用数字多用表或数字采集器连续记录被校磁传感器的f)对于三分量磁传感器，在其他两个磁轴重复d)~e)步骤。7.2.6.2磁场复现法a)需要在一定的背景磁通密度下校准时漂时，用磁场线圈理如图3所示。30min,记录时间间隔一般不少于3min一次，数据不少于11组。8校准结果的处理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；g)进行校准的日期，如果与校准结果的有效1)校准结果及其测量不确定度的说明；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。9复校时间间隔建议复校时间间隔为12个月。送校单位也可根据实际使用情况自主决定复校时间A.1测量不确定度评定参数A.2灵敏度的测量不确定度评定U——被校磁传感器的供电电压，V;dk,/ax,称为灵敏度系数，xi分别为Ux、Bx、Us,u(xi)为各分量的标准不确定度。使用相对量时，灵敏度的不确定度为：a)由被校磁传感器输出电压测量引入的不确定度分量urel(Ux);c)由磁场复现不准引起的不确定度分量urel(B);A.2.3各分量的标准不确定度评定A.2.3.1由电压测量不准引入的不确定度分量a)由数字电压表不准引入的不确定度分量磁阻式磁传感器的输出电压测量用34420A,经过检定，10V档电压的测量不确定度为0.007%(k=2),则由数字电压表不准引入的不确定度灵敏度是拟合直线的斜率，由最小二乘法线性拟合引入的不确定度分量为：r——最佳拟合直线的相关系数。A.2.3.2由供电电压不稳引入的不确定度分量磁阻式磁传感器的输出电压幅值与供电电压线性相关，一般恒压源30min内的稳定性为0.01%,假设其服从均匀分布，则由供电电压稳定性引入的不确定度分量为：A.2.3.3由标准磁场不准引入的不确定度分量磁场复现系统经过校准，30min内的最大漂移不超过0.001%。假设其服从均匀分布，则由磁场复现稳定引入的不确定度分量为：磁场复现系统经过校准，工作区内磁场非均匀性不大于0.01%。假设其服从均匀分布，则由磁场复现非均匀性引入的不确定度分量为：c)由磁阻式磁传感器磁轴与磁场磁轴不平行引入的不确定度分量根据经验，磁轴对准误差一般不超过0.5°。其服从均匀分布，(1-cosθ)服从投影分布，k=10/3,则由磁轴不平行引入的不确定度分量为：d)由干扰磁场引入的不确定度分量假设工作区干扰磁场不超过50nT,服从正态分布，k=3,线性拟合用磁场范围±1mT,则由干扰磁场引入的不确定度分量为：ura(B)=√0.0006%²+0.006%²+0.0012%²+0.0009%²=0.0A.2.4合成标准不确定度各个不确定度分量独立不相关，并考虑影响量，灵敏度各不确定度分量的灵敏度系数为1或-1,则被校磁阻式磁传感器灵敏度的相对合成标准不确定度为：A.2.5相对扩展不确定度取扩展因子k=2,则被校磁阻式磁传感器灵敏度相对扩展不确定度为：A.3磁滞测量不确定度评定a)由测量重复性引入的不确定度分量u(r4);b)由干扰磁场引入的不确定分度量u(δB);c)由磁场稳定性引起的不确定度分量u(r5);d)由磁场复现重复性引起的不确定度分量u(r6);A.3.3.1由测量重复性引入的不确定度分量使用34420A数字多用表测量磁阻式磁传感器的输出电压，根据说明书该数字多用表在10mV量程的测量重复性为2×10-⁵;磁阻式磁传感器的灵敏度约为300V/(V·T),供电电压为1V,零磁场环境下，磁阻式磁传感器的输出电压为5mV。按均匀分布考A.3.3.2由干扰磁场引入的不确定度分量假设校准过程中的环境干扰磁场为2nT,按均匀分布考虑，则由干扰磁场引入的不A.3.3.3磁场稳定性引入的不确定度分量校准过程中的磁场复现系统所复现的“零磁场”的漂移一般不大于1nT,按均匀分A.3.3.4磁场复现重复性引入的不确定度分量校准过程中的磁场复现系统所复现的“零磁场”重复性一般优于1nT,按均匀分布A.3.4合成标准不确定度附录B标准磁场灵敏度不确定度线性度L不确定度灵敏度正向行程输出反向行程输出测量不确定度B.3噪声(峰峰值)温度灵敏度噪声测量不确定度…B.4噪声(功率谱密度)灵敏度采样时间N电压噪声功率谱密度磁场噪声测量不确定度磁场校准点灵敏度测量不确定度灵敏度时长时漂测量不确定度附录C<校准机构授权说明>校准结果不确定度的评估和表述均符合JF1059.1的要求。校准环境条件及地点：℃相对湿度%校准所依据的