在这里,我们分析用5790A校准5502A多产品校准器时的TUR。 在5502A各个交流电压的校准调整点上,我们计算出5502A的总不确定度,5790A的交流电压测量功能的总不确定度,计算结果列于表4中。从表4中可以看出,除了在300V70kHz这一个测试点上,不确定度比率为5.3。其他所有测试点的不确定度比率都大于13。
校准交流电压时,测试导线可使用普通的导线,测试导线要尽可能的短,特别是在频率较高时,要越短越好,并使用屏蔽线,以减少信号衰减,避免捡拾干扰信号。
用5790A校准5520A和5522A交流电压功能时,在所有校准调整点的不确定度比率TUR都大于3,都能满足校准的要求。
4.电流功能校准
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。
如果直接用8508A数字多用表的电流量程来校准多产品校准器的电流功能,人们会发现,8508A与5502A、5522A的电流量程不匹配,5502A和5522A校准器的电流输出的准确度比较高。而8508A虽然是数字多用表中的最优,测量准确度仍然无法满足校准的要求,在很多校准调整点上不确定度比率都小于3。即使是校准5502A的直流电流功能,8508A也难以胜任。表4中列出了用8508A直接校准5502A直流电流时,在各个校准调整点的5502A的电流输出不确定度,8508A电流测量不确定度,以及它们的不确定度比率TUR。可以看出,在多数测量点上,也就是30mA以上的所有校准调整点上,不确定度比率都不足2。
解决电流溯源的解决方案是使用福禄克公司的A40B。A40B是一种新型的高性能标准分流器。用A40B与8508A配用,可以大大提高电流测量准确度。用8508A+A40B作为电流测量标准,校准5502A的直流电流和交流电流,可以取得令人满意的效果。在5502A直流电流各个校准调整点上,我们计算出5502A的不确定度,8508A的不确定度与A40B的不确定度的方和根,并用此作为总不确定度,计算结果列于表5中。从表5可以看出,根据各个校准调整点的5502A的电流输出不确定度和8508A+A40B总不确定度计算出的不确定度比率TUR至少大于5.3。
A40B配合5790A交流电压测量标准可以实现更好的性能,不仅可以校准5502A,5522A的交流电流,也可以校准5700A,5720A 等高精度交流测量仪器的交流电。5500A,5502A,5520A,5522A的交流电流校准调整点较多,表6 中列出了5502A交流电流的主要校准调整点的不确定度,A40B的不确定度与5790A的测量交流电压的不确定度的方和根,并用此作为总不确定度,计算结果列于表6中。可以看出,校准实现的的TUR非常优异,所有的校准调整点的TUR至少大于8.6。
由于5502A和5520A, 5522A的交直流电流功能输出范围,性能指标都完全一样,所以,关于5502A多产品校准器交直流电流功能的校准的分析,都完全适用于5520A,5522A多产品校准器。
四、 结束语