淺談電學(xué)計(jì)量中多功能校準(zhǔn)器的校準(zhǔn)方案

郭燁峰

大同市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試所 山西大同 037008

多功能校準(zhǔn)器從本質(zhì)上來(lái)講就是一種標(biāo)準(zhǔn)源，它可以對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行輸出，是很多行業(yè)研究生產(chǎn)的重要儀器，對(duì)電子通信以及電子電器具有非常重要的影響，因此，需要對(duì)多功能校準(zhǔn)器的校準(zhǔn)方案進(jìn)行深入的研究，這對(duì)于相關(guān)行業(yè)的發(fā)展具有非常重要的意義。

1 淺析多功能校準(zhǔn)器

多功能校準(zhǔn)儀是智能化直流、交流標(biāo)準(zhǔn)電流及電壓校準(zhǔn)儀，與傳統(tǒng)儀器相比，其特點(diǎn)如下：第一，讀數(shù)方便，其表盤(pán)主要使用數(shù)字進(jìn)行顯示，避免在讀數(shù)過(guò)程中出現(xiàn)人為誤差問(wèn)題；第二，其量程較寬，具有較為廣闊的適用范圍；第三，具有較細(xì)的分檔，精確性較高，能夠滿足高精度的數(shù)據(jù)測(cè)定工作；第四，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，便于攜帶，不容易受到外力作用的影響；第五，通常校準(zhǔn)器設(shè)有自我保護(hù)功能，在使用期間不容易出現(xiàn)燒壞的問(wèn)題。

當(dāng)前的多功能校準(zhǔn)器功能主要有以下幾點(diǎn)：第一，LED數(shù)字顯示輸出量，能夠完成百分比和實(shí)際值的有效顯示；第二，利用鍵盤(pán)能夠?qū)敵隽康淖兓M(jìn)行把握，鍵盤(pán)控制量主要分為0.1[%]/N、1[%]/N、10[%]/N以及100[%]/N，其中N為15、10、6、5、4；第三，外控調(diào)節(jié)器可以離機(jī)對(duì)輸出量變化進(jìn)行控制，而且在調(diào)節(jié)器上配有電位器和鍵盤(pán)，能夠結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行轉(zhuǎn)換；第四，直流和交流的電流與電壓輸出量最大為20A和1.05KV；第五，交流輸出主要有4種高低不同的頻率，且具有良好的穩(wěn)定性；第六，儀器具有自我保護(hù)功能，在出現(xiàn)超載輸出的情況下，儀器會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，直到調(diào)節(jié)好以后經(jīng)過(guò)手動(dòng)復(fù)位就能進(jìn)行正常使用；第七，鉗形表測(cè)量，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)線圈進(jìn)行使用，最高電流測(cè)量值能夠達(dá)到1000A，能夠?qū)Υ蟛糠譁y(cè)量需求加以滿足，并且可以將誤差控制在0.3%以內(nèi)。

2 多功能校準(zhǔn)器的校準(zhǔn)方法

在多功能校準(zhǔn)器校準(zhǔn)方面涉及諸多內(nèi)容，而為了便于敘述，本文結(jié)合相關(guān)案例進(jìn)行討論，利用5520A多功能校準(zhǔn)器，對(duì)其校準(zhǔn)展開(kāi)實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行記錄，并針對(duì)交流電壓示值誤差進(jìn)行具體分析。

經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在多功能校準(zhǔn)器交流電壓的量程當(dāng)中，準(zhǔn)確度最高的量程即為0.33-3.3，根據(jù)廠家出具的指標(biāo)以及相關(guān)規(guī)范，將50Hz作為基本電壓頻率，結(jié)合最精準(zhǔn)量程3.3v所具備的連續(xù)性特點(diǎn)，對(duì)其測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)的選擇，此外，交流電壓示值誤差主要采用標(biāo)準(zhǔn)表法進(jìn)行校準(zhǔn)。

在誤差值判斷方面，要對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范加以遵守，要求誤差值能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的1/3或1/5，如果不在要求范圍內(nèi)，不能使用多功能校準(zhǔn)器進(jìn)行測(cè)量，而根據(jù)要求可以將5790A作為多功能校準(zhǔn)器測(cè)量交流電壓的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。

3 多功能校準(zhǔn)器校準(zhǔn)的相關(guān)過(guò)程

對(duì)多功能校準(zhǔn)器進(jìn)行校準(zhǔn)，主要涉及兩個(gè)過(guò)程，一是手動(dòng)校準(zhǔn)，二是計(jì)算機(jī)校準(zhǔn)，以下為這兩個(gè)校準(zhǔn)過(guò)程的主要內(nèi)容。

3.1 手動(dòng)校準(zhǔn)

第一，對(duì)儀器進(jìn)行檢查，確保5520A的輸出處于非開(kāi)放狀態(tài)，否則需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)，將其調(diào)為非開(kāi)放狀態(tài)，然后需要根據(jù)相關(guān)要求對(duì)5520A多功能校準(zhǔn)器以及5790A交流測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)連接線進(jìn)行連接。

第二，在5790A700mV電壓范圍內(nèi)，需要先將頻率設(shè)置為1kHz，而輸出電壓則應(yīng)該設(shè)置在0.4v，將OPR按鈕按下，待讀數(shù)穩(wěn)定以后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，從而獲得準(zhǔn)確測(cè)量值。

第三，將5520A既定輸出值作為參考，根據(jù)上述流程進(jìn)行循環(huán)試驗(yàn)，并對(duì)5790A的設(shè)置范圍進(jìn)行修改。

將5790A的范圍作為依據(jù)，獲得0.33-3.3v5520A范圍精度3倍的5790A范圍，這時(shí)可以測(cè)得交流電壓3.3V的距離可能會(huì)出現(xiàn)的誤差，其校準(zhǔn)過(guò)程需要對(duì)手動(dòng)連接方式進(jìn)行使用。

3.2 計(jì)算機(jī)自動(dòng)校準(zhǔn)

這種校準(zhǔn)過(guò)程主要是利用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)儀器的校準(zhǔn)，這個(gè)過(guò)程的操作較為簡(jiǎn)單，而且校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性也相對(duì)較高，而在落實(shí)自動(dòng)校準(zhǔn)工作時(shí)，需要將通信總線接好，具體步驟如下：將總線和測(cè)量線連接好，然后將設(shè)備導(dǎo)入系統(tǒng)當(dāng)中，并對(duì)儀器間的測(cè)量線進(jìn)行連接，在系統(tǒng)當(dāng)中導(dǎo)入設(shè)備的相關(guān)信息，而計(jì)算機(jī)會(huì)將其余校準(zhǔn)工作完成。主要步驟包括：

第一，獲取各儀器在通信儀器中地址，這個(gè)地址一般具有唯一性，數(shù)據(jù)獲取以后，能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)和儀器間的數(shù)據(jù)交換，確保兩者的正常對(duì)話。第二，在完成第一步以后，可以在計(jì)算機(jī)當(dāng)中完成校準(zhǔn)器參數(shù)的設(shè)定工作，并要根據(jù)計(jì)算機(jī)的要求對(duì)校準(zhǔn)器的部分參數(shù)進(jìn)行改變，最后將部分?jǐn)?shù)據(jù)的測(cè)定工作完成。第三，利用程序能夠在后臺(tái)對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)的判定，從而確定數(shù)據(jù)的質(zhì)量，這樣可以將校準(zhǔn)工作初步完成，程序會(huì)對(duì)檢測(cè)器的參數(shù)進(jìn)行存檔并進(jìn)行綜合的分析，進(jìn)而得出滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的文檔。

4 多功能校準(zhǔn)器檢定過(guò)程中的注意事項(xiàng)

當(dāng)前階段，國(guó)內(nèi)在5520多功能校準(zhǔn)器方面還沒(méi)有設(shè)置相應(yīng)的計(jì)量檢定規(guī)程，因此，在落實(shí)檢定工作的過(guò)程中，必須要對(duì)以下內(nèi)容保持注意。

4.1 確定最大允許誤差

對(duì)于計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)而言，最大允許誤差是判別儀器與技術(shù)指標(biāo)要求是否相符的重要依據(jù)，首先，要對(duì)校準(zhǔn)周期和檢定周期進(jìn)行明確，一般計(jì)量檢定周期的規(guī)定為一年，而儀器超差問(wèn)題的判定，需要將一年的絕對(duì)不確定度指標(biāo)作為依據(jù)，在此過(guò)程中，需要注意的問(wèn)題就是在明確最大允許誤差以后，對(duì)不確定度指標(biāo)的意義進(jìn)行正確的理解，也就是說(shuō)，儀器自身的絕對(duì)不確定度指標(biāo)和校準(zhǔn)使用的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)絕對(duì)不定度密切相關(guān)[1]。

4.2 調(diào)節(jié)儀器技術(shù)指標(biāo)

在5520A多功能校準(zhǔn)器當(dāng)中，能夠給出校準(zhǔn)之后多個(gè)時(shí)間段、置信度99%以及溫度范圍±5℃條件下的絕對(duì)不確定度指標(biāo)，而具體時(shí)間段包括24小時(shí)、90天和1年，用戶可以結(jié)合自身的使用條件，選擇相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行使用。而在短時(shí)間當(dāng)中可以對(duì)較高的性能水平加以規(guī)定，但這種水平能夠保存的時(shí)間相對(duì)較短，主要是由于校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的跟蹤能力會(huì)受到儀器及低頻噪聲的影響，而長(zhǎng)期性的技術(shù)指標(biāo)通常用于反映儀器的環(huán)境影響因素和積累漂移因素。

在進(jìn)行檢定的過(guò)程中，具體要在何時(shí)調(diào)節(jié)儀器的輸出，或者堅(jiān)持怎樣的調(diào)節(jié)原則，主要有兩種觀點(diǎn)，第一是在檢定點(diǎn)超差或者是即將超差的情況下，落實(shí)調(diào)節(jié)工作；第二是在可能的情況下，在檢定期間進(jìn)行校準(zhǔn)，不管是否存在檢定點(diǎn)超差的問(wèn)題。由于5520A多功能校準(zhǔn)器具有自行校準(zhǔn)功能，其可以在不開(kāi)殼的情況下進(jìn)行校準(zhǔn)，而且校準(zhǔn)操作方便，校準(zhǔn)過(guò)程非常簡(jiǎn)單，每個(gè)檢定周期都要進(jìn)行調(diào)節(jié)和校準(zhǔn)，以此來(lái)確保其技術(shù)指標(biāo)。

4.3 檢定過(guò)程及檢定周期

儀器在相應(yīng)時(shí)間段當(dāng)中必須要滿足的相關(guān)技術(shù)要求即為技術(shù)指標(biāo)，該時(shí)間段反映了檢定周期和校準(zhǔn)周期，其中檢定校準(zhǔn)周期能夠在特定時(shí)間當(dāng)中對(duì)其既定技術(shù)指標(biāo)能力加以保證，整個(gè)檢定過(guò)程就是要對(duì)檢定間隔當(dāng)中的儀器技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行判定，在5520A多功能校準(zhǔn)器當(dāng)中給出的1年絕對(duì)不確定度指標(biāo)，能夠?qū)x器校準(zhǔn)之后1年以內(nèi)的負(fù)載調(diào)整、傳輸線、線性、溫度以及儀器穩(wěn)定性的影響反映出來(lái)，同時(shí)還涉及校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的溯源能力，而對(duì)儀器進(jìn)行檢定，實(shí)際就是對(duì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行考核[2]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在我國(guó)科技飛速發(fā)展的情況下，多功能校準(zhǔn)器技術(shù)指標(biāo)方面的完善性也在逐漸提升，而確保計(jì)量檢定的準(zhǔn)確性，具有非常重要的意義，因此，必須要對(duì)此類(lèi)儀器的檢定方法進(jìn)行深入的研究和探討，以此來(lái)滿足計(jì)量技術(shù)發(fā)展的相關(guān)需求[3]。