仪器校准

计量仪器校准规范解读之交直流模拟电阻器

作者:admin    来源:本站    发布时间:2019-05-24 06:28:54    浏览量:76

随着新型电阻测量仪器的开发和应用不断涌现,为满足日益增加的量值溯源和市场需求,制定交直流模拟电阻器的国家计量技术规范显得十分必要和迫切。由浙江省计量科学研究院等单位承担制定起草的 JJF1723-2018《交直流模拟电阻器仪器校准规范》于 2018 年 12 月25日经国家市场监管总局批准发布,自2019 年 3 月25日起在全国实施。
 
一、关于适用范围的说明
交直流模拟电阻器(以下简称“模拟电阻器”)是一种有源的四端标准电阻器,常用于电阻测量仪器的检定、校准或其他相关参数的测量。模拟电阻器采用电子技术使其伏安特性遵循欧姆定律,进行电阻阻值的模拟,其本身并非真实的电阻(或部分实物电阻,模拟值是实物电阻的比例倍数 );由电流(电压)转换装置和无源标准电阻器等构成,分为电流型有源模拟电阻器和电压型有源模拟电阻器。模拟电阻器是测量接地导通电阻测试仪、回路电阻测试仪和直流低电阻测试仪等电气安全测量设备电阻量值的标准装置,其基本原理是基于欧姆定律,根据输入测试电流 I 产生与标准电阻 R 0 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 R 0 满足如下关系:R=R 0 /K,其中 K 为电流(电压)转换装置的变比。
 
按工作模式,模拟电阻器有交流有源模拟电阻器、直流有源模拟电阻器和交、直流两用有源模拟电阻器。通过多年的检测经验积累及市场调研,并广泛征求意见,编制时既确保规范的适用性,又考虑国产和进口同类器具的现状,同时兼顾其用途。编制组认为本规范适用于电流为 0.1A~1kA 的直流、工频交流有源模拟电阻器的校准,也就是说,模拟电阻器输入电流上限不超过 1kA、下限不低于 0.1A,交流工作频率为工频(45~65)Hz。
 
二、计量特性要求及仪器校准项目的设立
1. 计量特性
要求根据模拟电阻器的工作原理、设计技术特征以及目前市场上现有模拟电阻器的主要技术特性参数,实际为电流电压比例器,其比例值就是所模拟的电阻值。因此,JJF1723-2018 计量特性确定为模拟电阻、电流示值的最大允许误差。其他项目如直流输出电压的交流电压分量和交流输出电压的直流电压分量作为通电检查项目。模拟电阻 器作为标准用于计 量检定、校准接地导通电阻 测试 仪时,模拟电阻范围一般为0.1mΩ~0.6Ω,电 流 为 0~30A,准 确 度 等 级 为0.1%~0.05%;用于计量检定、校准回路电阻测试仪、微欧姆计和变压器内阻快速测试仪时,电阻一般为 10μΩ~20Ω,电流为 0~300A,准确度等级为0.1%~0.02%。参考进口同类器具的使用现状,规范确定模拟电阻测量范围为1μΩ~200Ω,最大允许误差为±(0.2%~0.02%) ;电流测量范围为(0.1~1000)A,最大允许误差为±(0.2%~0.02%)。
 
2. 校准项目的设立
依据 JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》的要求,仪器校准项目应与计量特性要求一一对应因此,编制组在制定 JJF1723-2018 时,仪器校准项目尽可能全面,用户可根据需求选择校准其中的项目。模拟电阻器校准项目如表 1 所示。

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三、仪器校准方法
在 JJF1723-2018 制定过程中,编制组进行了相关的试验,并积极与制造商及广大用户沟通、探讨,积累了丰富的经验和获得了大量的实验数据,力求编写的规范技术内容完善、校准方法正确可行和计量特性技术参数规定合理。现对每个仪器校准项目的校准方法进行解读。
 
1. 模拟电阻的校准
首先,明确模拟电阻器电阻值校准点的选取原则。仪器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。其次,对于同时具有交流、直流模拟电阻功能的模拟电阻器应分别进行校准。再次,规定选取准确度最优量程(倍率组合)为基本量程,其他量程为非基本量程。并且要求基本量程所有测量点全校;非基本量程,选取 2~3 个校准点,一般包括量程的10% 和100% 测量点。JJF1723-2018 确定模拟电阻器的电阻值校准方法有直接测量法和标准源表法两种。其中,直接测量法仅适用于直流模拟电阻器的校准,标准源表法适用于交流、直流模拟电阻器的校准。在校准模拟电阻值时,为了使仪器校准数据更加接近实际使用状态下的值,用标准源表按图1 方式连接被校模拟电阻器,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,依据电阻设定值、电压和电流测量值,即可得到被校模拟电阻器的实际电阻阻值及其相应测量不确定度。对于直流模拟电阻器,其电阻值校准也可采用电阻测量仪器法,即直接测量法,常用的电阻测量仪器有电桥、电流比较仪等。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仪器校准,测量装置示值即为被校模拟电阻值。
 
2.电流示值的校准
JJF1723-2018 明确电流示值仪器校准点在各电流量程选取 3~5 个校准点,且一般包括量程的 20%、100% 测量点。其示值仪器校准方法有标准源法和标准表法两种,依据标准源输出值或标准表的读数,即可得到模拟电阻器电流的示值误差。

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四、执行中的注意事项
1.JJF1723-2018 列出了常用的电流测量装置有标准电流表、标准电阻器、同轴分流器、标准互感器等。
2. 仪器校准时应考虑电流测量装置的输入阻抗和输入零电流对仪器校准结果的影响。如果阻抗不匹配,将会影响仪器校准数据的准确性。
3.JJF1723-2018 仅规定了模拟电阻器主要计量特性的仪器校准方法,考虑到其他项目如直流输出电压的交流电压分量和交流输出电压的直流电压分量仅是模拟电阻器的产品质量特性,故列入本规范中的通电检查项目进行仪器校准前检查。

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