高精度數(shù)字多用表直流電壓的校準

許金祥

摘要： 在校準高精度數(shù)字多用表直流電壓時，為有效減小測量不確定度，可采用直流參考電壓和直流分壓器作測量標準，使測量不確定度最大程度滿足被校儀器和所使用測量標準之間的3倍關(guān)系。

關(guān)鍵詞： 直流電壓；直流參考標準；比例測量；測量不確定度

中圖分類號：TM938.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）01-0035-02

0 引言

目前的高精度數(shù)字多用表，其直流電壓已達到百萬分之幾的測量不確定度，如FLUKE 8508A、AGILENT 3458A的1V直流電壓測量年相對不確定度在4×10-6左右，如何對這些高精度數(shù)字多用表的直流電壓進行校準？通常我們校準數(shù)字多用表使用的計量標準器是多功能校準源，如FLUKE5520A、5700A、5720A等，但多功能校準源中即使目前準確度等級最高的FLUKE5720A，其1V直流電壓年相對不確定度為7×10-6，比FLUKE8508A和AGILENT 3458A的不確定度要大，因此不可能用多功能校準源直接校準高精度數(shù)字多用表的直流電壓，本文以校準FLUKE8508A為例介紹如何使用直流電壓參考標準、多功能校準源、直流分壓器和八位半數(shù)字多用表校準高精度數(shù)字多用表的直流電壓。

1 校準方法

1.1 當校準電壓Ux<2V時，按圖1連接儀器。

式中：r ——標準數(shù)字多用表顯示的前后面板輸入電壓之比；Ux——校準點電壓期望值；U0——電壓參考標準證書值；k——分壓器分壓比（10或100）。

被校數(shù)字多用表置相應(yīng)的量程，讀取其顯示值。

1.2 當校準電壓2V≤Ux<20V時，按圖2連接儀器。

被校數(shù)字多用表置相應(yīng)的量程，讀取其顯示值。

1.3 當校準電壓Ux≥20V時，按圖3連接儀器。

被校數(shù)字多用表置相應(yīng)的量程，讀取其顯示值。

2 測量結(jié)果的不確定度評定

下面以校準數(shù)字多用表200mV量程的100mV測量點為例，對測量結(jié)果的不確定度進行評定（k=100，r≈1）。

式中：Δ——被校數(shù)字多用表示值誤差；Um——被校數(shù)字多用表指示值；U0——10V直流參考電壓出證值；k——直流分壓器分壓比；r——標準數(shù)字多用表比例測量示值。

②FLUKE734A直流電壓參考標準經(jīng)中國計量院校準，校準結(jié)果為10.000073V，測量不確定度為5×10-7，k=2，溯源引入的標準不確定度為：

③直流參考電壓引入的標準不確定度為：

2.5 標準數(shù)字多用表引入的不確定度

測量時固定量程200mV，采用比率測量，校準值為100mV時，標準數(shù)字多用表示值r≈1，應(yīng)用20分鐘傳遞測量不確定度（0.4×10-6Reading+0.3×10-6Range），k=2。比率測量引入的相對不確定度為：

2.6 電壓分壓器引入的不確定度

2.7 合成標準不確定度

2.8 擴展不確定度

取包含因子k=2

擴展不確定度U=kuc=2×7.72×10-8V≈0.00016mV。

2.9 測量結(jié)果報告

測量結(jié)果為：（100.00006±0.00016）mV，k=2。

3 結(jié)束語

本文介紹了采用直流電壓參考標準，通過標準分壓器和數(shù)字多用表的比例測量功能校準高精度數(shù)字多用表。通過100mV校準點測量不確定度的分析，其測量不確定度為0.00016mV，8508A數(shù)字多用表在該點的最大允許誤差為±0.00055mV，滿足1/3倍關(guān)系的要求。

參考文獻：

[1]JJG315-1983，直流數(shù)字電壓表檢定規(guī)程.

[2]JJF1059.1-2012，測量不確定度評定與表示.

[3]曾永玲.直流高壓電源的校準方法[J].科技廣場，2004（11）.endprint

摘要： 在校準高精度數(shù)字多用表直流電壓時，為有效減小測量不確定度，可采用直流參考電壓和直流分壓器作測量標準，使測量不確定度最大程度滿足被校儀器和所使用測量標準之間的3倍關(guān)系。

關(guān)鍵詞： 直流電壓；直流參考標準；比例測量；測量不確定度

中圖分類號：TM938.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）01-0035-02

0 引言

目前的高精度數(shù)字多用表，其直流電壓已達到百萬分之幾的測量不確定度，如FLUKE 8508A、AGILENT 3458A的1V直流電壓測量年相對不確定度在4×10-6左右，如何對這些高精度數(shù)字多用表的直流電壓進行校準？通常我們校準數(shù)字多用表使用的計量標準器是多功能校準源，如FLUKE5520A、5700A、5720A等，但多功能校準源中即使目前準確度等級最高的FLUKE5720A，其1V直流電壓年相對不確定度為7×10-6，比FLUKE8508A和AGILENT 3458A的不確定度要大，因此不可能用多功能校準源直接校準高精度數(shù)字多用表的直流電壓，本文以校準FLUKE8508A為例介紹如何使用直流電壓參考標準、多功能校準源、直流分壓器和八位半數(shù)字多用表校準高精度數(shù)字多用表的直流電壓。

1 校準方法

1.1 當校準電壓Ux<2V時，按圖1連接儀器。

式中：r ——標準數(shù)字多用表顯示的前后面板輸入電壓之比；Ux——校準點電壓期望值；U0——電壓參考標準證書值；k——分壓器分壓比（10或100）。

被校數(shù)字多用表置相應(yīng)的量程，讀取其顯示值。

1.2 當校準電壓2V≤Ux<20V時，按圖2連接儀器。

被校數(shù)字多用表置相應(yīng)的量程，讀取其顯示值。

1.3 當校準電壓Ux≥20V時，按圖3連接儀器。

被校數(shù)字多用表置相應(yīng)的量程，讀取其顯示值。

2 測量結(jié)果的不確定度評定

下面以校準數(shù)字多用表200mV量程的100mV測量點為例，對測量結(jié)果的不確定度進行評定（k=100，r≈1）。

式中：Δ——被校數(shù)字多用表示值誤差；Um——被校數(shù)字多用表指示值；U0——10V直流參考電壓出證值；k——直流分壓器分壓比；r——標準數(shù)字多用表比例測量示值。

②FLUKE734A直流電壓參考標準經(jīng)中國計量院校準，校準結(jié)果為10.000073V，測量不確定度為5×10-7，k=2，溯源引入的標準不確定度為：

③直流參考電壓引入的標準不確定度為：

2.5 標準數(shù)字多用表引入的不確定度

測量時固定量程200mV，采用比率測量，校準值為100mV時，標準數(shù)字多用表示值r≈1，應(yīng)用20分鐘傳遞測量不確定度（0.4×10-6Reading+0.3×10-6Range），k=2。比率測量引入的相對不確定度為：

2.6 電壓分壓器引入的不確定度

2.7 合成標準不確定度

2.8 擴展不確定度

取包含因子k=2

擴展不確定度U=kuc=2×7.72×10-8V≈0.00016mV。

2.9 測量結(jié)果報告

測量結(jié)果為：（100.00006±0.00016）mV，k=2。

3 結(jié)束語

本文介紹了采用直流電壓參考標準，通過標準分壓器和數(shù)字多用表的比例測量功能校準高精度數(shù)字多用表。通過100mV校準點測量不確定度的分析，其測量不確定度為0.00016mV，8508A數(shù)字多用表在該點的最大允許誤差為±0.00055mV，滿足1/3倍關(guān)系的要求。

參考文獻：

[1]JJG315-1983，直流數(shù)字電壓表檢定規(guī)程.

[2]JJF1059.1-2012，測量不確定度評定與表示.

[3]曾永玲.直流高壓電源的校準方法[J].科技廣場，2004（11）.endprint

摘要： 在校準高精度數(shù)字多用表直流電壓時，為有效減小測量不確定度，可采用直流參考電壓和直流分壓器作測量標準，使測量不確定度最大程度滿足被校儀器和所使用測量標準之間的3倍關(guān)系。

關(guān)鍵詞： 直流電壓；直流參考標準；比例測量；測量不確定度

中圖分類號：TM938.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）01-0035-02

0 引言

目前的高精度數(shù)字多用表，其直流電壓已達到百萬分之幾的測量不確定度，如FLUKE 8508A、AGILENT 3458A的1V直流電壓測量年相對不確定度在4×10-6左右，如何對這些高精度數(shù)字多用表的直流電壓進行校準？通常我們校準數(shù)字多用表使用的計量標準器是多功能校準源，如FLUKE5520A、5700A、5720A等，但多功能校準源中即使目前準確度等級最高的FLUKE5720A，其1V直流電壓年相對不確定度為7×10-6，比FLUKE8508A和AGILENT 3458A的不確定度要大，因此不可能用多功能校準源直接校準高精度數(shù)字多用表的直流電壓，本文以校準FLUKE8508A為例介紹如何使用直流電壓參考標準、多功能校準源、直流分壓器和八位半數(shù)字多用表校準高精度數(shù)字多用表的直流電壓。

1 校準方法

1.1 當校準電壓Ux<2V時，按圖1連接儀器。

式中：r ——標準數(shù)字多用表顯示的前后面板輸入電壓之比；Ux——校準點電壓期望值；U0——電壓參考標準證書值；k——分壓器分壓比（10或100）。

被校數(shù)字多用表置相應(yīng)的量程，讀取其顯示值。

1.2 當校準電壓2V≤Ux<20V時，按圖2連接儀器。

被校數(shù)字多用表置相應(yīng)的量程，讀取其顯示值。

1.3 當校準電壓Ux≥20V時，按圖3連接儀器。

被校數(shù)字多用表置相應(yīng)的量程，讀取其顯示值。

2 測量結(jié)果的不確定度評定

下面以校準數(shù)字多用表200mV量程的100mV測量點為例，對測量結(jié)果的不確定度進行評定（k=100，r≈1）。

式中：Δ——被校數(shù)字多用表示值誤差；Um——被校數(shù)字多用表指示值；U0——10V直流參考電壓出證值；k——直流分壓器分壓比；r——標準數(shù)字多用表比例測量示值。

②FLUKE734A直流電壓參考標準經(jīng)中國計量院校準，校準結(jié)果為10.000073V，測量不確定度為5×10-7，k=2，溯源引入的標準不確定度為：

③直流參考電壓引入的標準不確定度為：

2.5 標準數(shù)字多用表引入的不確定度

測量時固定量程200mV，采用比率測量，校準值為100mV時，標準數(shù)字多用表示值r≈1，應(yīng)用20分鐘傳遞測量不確定度（0.4×10-6Reading+0.3×10-6Range），k=2。比率測量引入的相對不確定度為：

2.6 電壓分壓器引入的不確定度

2.7 合成標準不確定度

2.8 擴展不確定度

取包含因子k=2

擴展不確定度U=kuc=2×7.72×10-8V≈0.00016mV。

2.9 測量結(jié)果報告

測量結(jié)果為：（100.00006±0.00016）mV，k=2。

3 結(jié)束語

本文介紹了采用直流電壓參考標準，通過標準分壓器和數(shù)字多用表的比例測量功能校準高精度數(shù)字多用表。通過100mV校準點測量不確定度的分析，其測量不確定度為0.00016mV，8508A數(shù)字多用表在該點的最大允許誤差為±0.00055mV，滿足1/3倍關(guān)系的要求。

參考文獻：

[1]JJG315-1983，直流數(shù)字電壓表檢定規(guī)程.

[2]JJF1059.1-2012，測量不確定度評定與表示.

[3]曾永玲.直流高壓電源的校準方法[J].科技廣場，2004（11）.endprint