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5500A|Fluke福禄克5500A多功能校准仪
发布时间:2023-03-29        浏览次数:140        返回列表
 55xxA直流电流功能的校准

 

 

校准器电流溯源问题一直是个比较困难的任务。有些人喜欢用高精度数字多用表的电流测量功能来校准类似55xxA这些常用校准器的电流输出功能。可是,高精度数字多用表的电流测量功能是否能满足准确度要求呢?

 

 

答案是否定的。数字多用表测量电流大都使用内置分流器。当被测电流流过分流器,在分流器上会产生与分流器阻值成比率的电压,测量分流器两端的电压,就可以测量出电流。当电流较大时,分流器上会消耗相当大的功率,如果分流器的散热效果比较差,分流器温度就会升高,导致分流器电阻值发生变化,测量误差就会很大。高精度数字多用表体积有限,电流测量功能使用的内置分流器一般都做的比较小,而且数字表内空间有限,散热不够好,大电流时误差较大。可以说,一般使用内置分流器的数字多用表的电流测量准确度都不高。

 

 

5522A/5520A/5502A输出电流范围均达20A,5500A可达11A,虽然8508A的电流测量范围可以达到20A,可以覆盖55xxA的范围,但从指标上看,要校准55xxA,以独立标准8508A所TUR计算的结果并不理想。

 

 

要想改善这个局面,必须利用JJF 1638-2017多功能源校准规范建议的电流电压转换器法,即使用外部分流器A40B来测量被检源的直流电流输出,分流器的直流电压输出则由8508A进行测量,利用欧姆定律计算出被检源的直流电流值。在这个方法中,福禄克的A40B系列分流器具有高达20ppm的年测量准确度,且电流覆盖范围1mA~20A,完全可以满足校准55xxA的要求。5790B比5790A更为方便,可以支持录入A40B的电阻参数,测量时可以屏幕上直接显示***终的电流值。

 

 

55xxA交流电流功能的校准

 

 

55xxA的交流电流功能校准和直流电流校准类似,采用8508A独立校准时依靠其内部分流器直接测量的TUR不甚理想,必须采用校准规范提出的电流电压转换器法,用外部分流器A40B来进行。A40B系列交流电流测量范围从1mA~100A,年不确定度***优达23ppm,频率范围可达100kHz,再结合5790,可***覆盖55xxA的交流电流校准。校准时,用外部A40B分流器测量被检源的交流电流输出,分流器的交流电压输出则由5790测量,利用欧姆定律计算出被检源的电流值。5790B在此也可以录入A40B的分流器在不同频率的交直流差和负载效应参数,***计算出实际电流值,并显示在屏幕上

 

 

55xxA电阻功能的校准

 

 

5522A/5520A/5502A电阻范围均达1.1GΩ,5500A可达330MΩ,均为连续可调输出,若采用8508A独立校准,可以看出针对5500A的校准TUR是满足的,但针对5522A/5520A/5502A校准则部分测试点TUR略微偏低。

 

 

我们也可以采用校准规范给出的标准电阻器法,通过一块过渡表,把被检源的电阻输出与标准电阻进行比较,改善TUR。实际校准时,我们可以用8508A/01充当过渡表,参考标准电阻742A接到8508A/01后面板,被检源接前面板,利用8508A/01的前后面板扫描功能,自动切换测量两者差值或比值,并提供更高的比率不确定度,这种情况下,总的TUR也会更理想。

 

 

例如,标准电阻742A-1M年稳定度指标8ppm,8508A/01需要进行两次测量,以确定被测1MΩ和标准1MΩ的比率:,因此 = 8.28ppm,被检552xA 1MΩ 年指标34ppm,TUR = 34/8.28 = 4.11,比单纯用8508A校准TUR 2.58提高1.59倍。

 

 

一般测量100kΩ以下的小电阻时,应该尽量使用四线电阻的测量方法进行校准。这是由于两线电阻测量时,测试引线电阻和接触电阻会带来附加误差,在小电阻测量时,往往影响较大。采用四线电阻测量方式,将电流激励回路和测量电阻上的电压降测量回路分开,测量到的电压就可不受电流回路中电阻电压降的影响,为真正的被测电阻两端电压,消除了测试引线及接触电阻带来的测量误差。在高阻校准时,应使用屏蔽线,降低干扰,减少环境因素对测量读数的影响。

 

 

校准时,应注意使用8508A的常规电阻测量模式,不要使用HiVΩ高压电阻模式,在这种模式,测量电阻时的激励电流是常规电阻测量模式的10倍,由此可能产生***高达240V的顺从电压,可能会导致55xxA系列校准器电阻功能输出保护,甚至造成损坏。

 

 

另外,校准5502A的电阻功能时,根据测试点数值,尤其是在110kΩ以上,***好使用8508A电阻测量功能的手动量程,避免设置在自动量程时,测量仪表在寻找***适合电阻范围的量程时,因量程的改变引起激励电流的变化,有可能超出55xxA合成电阻输出的电流工作点范围,导致校准器保护。

 

 

四:8508A的替代型号

 

 

8508A是一款功能、量程、准确度都很适合各类电学校准器校准的测量标准,本文TUR计算也是依据8508A的性能指标进行的描述,但不可否认的是,尽管仍然有不少用户依然拥有和使用它,但它的替代型号,Fluke 8588A,业已登上了历史舞台。8588A的功能更多,性能指标也比8508A更胜一筹,尤其是其测量速度比8508A提高了几十倍,校准效率得到了很大提高,另外8588A所具有的2.02倍量程满度,使得前述DC 2V等测试点的TUR也大为改善。8588A特有的图形界面统计分析功能和便捷的数据存取,对于校准器的性能和稳定性测试具有**作用,新增的高精度瞬态数字化测量功能也给校准器的性能测试提供了新的手段,如此种种益处,使得8588A未来在各类校准器的校准中将发挥更大作用。

 

 

五:结束语

 

 

任何一个规范的校准任务,满足测量不确定度的要求是***基本的要求。它表征了本次测量的质量,也表征了测量结果的可信度。能否在各项校准工作中满足测量不确定度的要求是考察一个校准实验室能力的重要指标。ISO 17025对报告测量不确定度有明确的要求。为了开展5500A,5502A,5520A,5522A等多产品校准器的校准工作,需要用8508A/01高精度数字多用表,732C 固态电压标准,A40B精密分流器和5790B交流电压测量标准等多个标准器,如果还要校准多产品校准器的其他功能,如频率准确度,需要一台高精度频率计;电容功能,需要高精度LCR电桥或8588A,热电偶测量功能,需要一支标准温度计和合适的油槽或水槽(油杯或水杯)。总之,无论是那一项校准,我们都必须认真分析,逐项满足测量不确定度比率的要求,这样才能实现一个可靠的量值传递和溯源,也才能保证计量的质量。

 

 

六、参考文献

 

 

5522A Multi-Product Calibrator Service Manual, May 2012, Fluke Corporation

 

 

5502A Multi-Product Calibrator Operators Manual, June 2012, Fluke Corporation

 

 

5520A Multi-Product Calibrator Service Manual, April 1999, Fluke Corporation

 

 

5500A Multi-Product Calibrator Operators Manual, August 1995, Fluke Corporation




 

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