隨著新型電阻測量儀(yí)器(qì)的開發和應用不(bú)斷(duàn)湧現,為滿足日益(yì)增加的量值溯源和市場需求,製定交直流模擬電阻器的國家計量技術(shù)規範顯得十分必要(yào)和迫切。由浙江省(shěng)計量科學研究院等單位承擔製定起草的JJF1723-2018《交直流模擬電阻器校準規範(fàn)》於2018年12月(yuè)25日經國家市場監管總局批準發布,自2019年3月25日起在全國實施。
一、關於適用範圍的(de)說(shuō)明
交直流模擬電阻器(以下簡稱“模擬電阻器”)是一種有源的四端標準電(diàn)阻器,常用於電阻測量儀器的檢定、校(xiào)準或(huò)其他相關參數的(de)測量。模擬電阻器采用電子技術使其伏安特(tè)性(xìng)遵循(xún)歐姆定律,進行電阻阻值的模擬,其(qí)本身並非(fēi)真(zhēn)實的電阻(或部(bù)分實物電(diàn)阻,模擬值是實物電阻(zǔ)的比例倍數(shù));由電流(電(diàn)壓(yā))轉(zhuǎn)換(huàn)裝置和無源標準電阻器等構成,分為電流(liú)型有(yǒu)源模擬電(diàn)阻器和電壓型(xíng)有源模擬電阻器。
模擬電阻器(qì)是(shì)測量接地導通電阻測試儀、回路(lù)電(diàn)阻測試儀和直流低電阻測試儀等電氣安全測量(liàng)設備電阻量值的標準裝置,其基本原理是基於歐姆(mǔ)定律,根(gēn)據輸入測試電流I產生與標準電阻R0對(duì)應的電(diàn)壓信號,實際為(wéi)一個電流電壓轉換器,模擬電阻R與標準電阻R0滿足如下關係:R=R0/K,其中K為電流(電壓(yā))轉換裝置(zhì)的(de)變(biàn)比。
按工作模式,模擬(nǐ)電阻器有交流有(yǒu)源模擬(nǐ)電阻(zǔ)器、直流有(yǒu)源模(mó)擬電阻器和交、直流兩用有源模擬(nǐ)電阻器。通過多年的檢(jiǎn)測經驗積累及市場調研,並廣泛征求意見,編製時既確保規範的適(shì)用(yòng)性,又考慮國產和進口同類器具的(de)現狀(zhuàng),同(tóng)時兼顧其(qí)用途。編製組認為本規(guī)範適用於電流為0.1A~1kA的直流、工頻交流有(yǒu)源模擬電阻器的校準,也就是說,模擬電阻器輸入電流上(shàng)限(xiàn)不超過1kA、下限不低於0.1A,交流工作頻率為工頻(45~65)Hz。
二、計量特(tè)性要求及(jí)校(xiào)準項目的設立
1.計量(liàng)特性(xìng)要求
根據模擬電阻器的(de)工作原理、設計技術特征(zhēng)以及目前市場上現有(yǒu)模擬電阻(zǔ)器的主要技術特性參數,實際(jì)為電流電壓比例器,其比例值就(jiù)是所模擬的電(diàn)阻(zǔ)值。因此,JJF1723-2018計量特性確定為模擬電阻、電流示(shì)值的最大(dà)允許誤差。其他(tā)項目如直(zhí)流輸出電壓的交流電壓分(fèn)量和交流輸出電壓的直流電壓分量作為通電檢查項目。
模擬電阻器作為標準用於計量檢定、校準接地導通電阻測試儀時,模擬電阻範圍(wéi)一般為0.1mΩ~0.6Ω,電流為0~30A,準確度等級為0.1%~0.05%;用於(yú)計量檢定(dìng)、校準回(huí)路電阻測試儀、微歐姆(mǔ)計和變壓器(qì)內阻快速測(cè)試儀時,電阻一般為 10μΩ~20Ω,電流為0~300A,準確度等(děng)級為(wéi)0.1%~0.02%。參考進口同類器具的使用現狀(zhuàng),規範確定模擬電阻測量範圍為1μΩ~200Ω,最大允許誤差為±(0.2%~0.02%) ;電流測量(liàng)範圍為(0.1~1000)A,最大允許誤差為±(0.2%~0.02%)。
2.校準(zhǔn)項目的設立
依(yī)據JJF1071-2010《國家計量校準(zhǔn)規(guī)範編寫規則》的要求,校準項目應與(yǔ)計(jì)量特性要求一一對應。因此,編製組在製定JJF1723-2018時,校(xiào)準項目盡可能全麵(miàn),用戶可(kě)根據需求選擇校準其中的項目。模擬(nǐ)電阻器校準項目(mù)如表1所示。
三、校準方法
在JJF1723-2018製定過程中,編(biān)製組進行了相關(guān)的試驗,並積極與製造商及廣大用戶溝通、探討,積累了豐富的經驗和獲得了大量的實驗數據,力求編寫(xiě)的規範技術內容完善、校準方(fāng)法正確(què)可行和(hé)計量特性技(jì)術參數規定合理。現對每個校準項目的校準(zhǔn)方法進行解讀。
1.模擬電阻的校準
首先,明確模擬(nǐ)電阻器電阻值校準點(diǎn)的選取原則。校準點應覆蓋所有量程並兼顧各量程之間的覆蓋性及(jí)量程內的(de)均勻性,同時參考(kǎo)被校模擬電阻器使用說明(míng)書(shū)中對校準點的建議,並可根(gēn)據(jù)實際情(qíng)況或送校單位的要求(qiú)選取(qǔ)。其次,對於(yú)同時具有交流、直流模擬電阻功能的模擬(nǐ)電阻器應分別進行校準。再次,規定選取(qǔ)準確度最優(yōu)量程(倍率組合)為基(jī)本量程,其他(tā)量程(chéng)為非(fēi)基本量(liàng)程。並且要求基本量程所有測量點全校;非基本量程,選取(qǔ)2~3個校準點,一般包括量程的10%和100%測量(liàng)點。
JJF1723-2018確定模擬電阻器的電阻值校準方法(fǎ)有直接(jiē)測量法和標準源表法兩(liǎng)種。其中,直接測量法僅適用於直流模擬電阻(zǔ)器的校準,標(biāo)準源表法適用於交流、直流模擬電阻器的校準。
在校準模(mó)擬電阻值(zhí)時,為了使校準數據(jù)更加接近實際使用狀態下的(de)值,用標準源表按圖(tú)1方式連接被校模(mó)擬電阻器,在(zài)額定電(diàn)流下根據校準點調節被(bèi)校模(mó)擬電阻器的(de)電阻設定值,用數字電壓表(biǎo)測量其(qí)電壓(yā)輸出端電壓,依據電阻設定值、電壓和(hé)電流測量值,即可(kě)得到被校模擬電阻(zǔ)器(qì)的(de)實際電阻阻值及其相應測量不確定(dìng)度。
對於直流模擬電阻器,其電阻值校準(zhǔn)也可(kě)采用電阻測量儀器法,即直接測量法,常用的電阻測量儀器有電(diàn)橋、電流(liú)比較儀等。在額定電(diàn)流下用比被校模擬電阻器高兩個準確度等級的精密直流電阻測量裝置直接進行校準,測量(liàng)裝置示值即為被校模擬電阻(zǔ)值。
2.電流示值的校準
JJF1723-2018明(míng)確電流示值(zhí)校準點在各電流量程選取3~5個(gè)校準點,且一般包括量程的20%、100%測量點。其示值校準(zhǔn)方法有標準源法和標準表法兩種,依據標準源輸出值(zhí)或標準表的讀數,即可得到(dào)模擬電阻器電流的示值誤差。
四、執行中的(de)注意事項
1.JJF1723-2018列出了常用的(de)電流測量裝置有標準電流表、標準電阻器、同軸分流器、標(biāo)準互感器等。
2.校準時應(yīng)考慮電流測量裝置(zhì)的輸入阻(zǔ)抗和輸入零電流對校準結果的(de)影響(xiǎng)。如果阻抗不匹配,將(jiāng)會影響校準數(shù)據的準確性。
3.JJF1723-2018僅規定了模擬(nǐ)電阻器主要計量特(tè)性的校準方法,考慮到其他項目如直流輸出電壓的交流電壓分量和交流輸出電壓的直(zhí)流電壓分量僅是模擬電阻器的產品質量特性,故(gù)列入本規範(fàn)中的通電檢查項目進行校準前檢查。
本文刊發於《中國計量》雜誌2019年第5期
作者(zhě):浙江省計量科學研究院 陳誌明 鄭孟霞 林婷
注:陳誌明為JJF1723-2018的主要起草人,鄭孟霞、林婷為參加起草人。