电学计量中多功能校准器的校准方法

侯钰

摘要 ：多功能校准器是一种可输出多种不同信号的标准源。它广泛用于计量行业的量值传递，实验室的科研研究，生产工厂的数字多用表、过程校验仪的检测，现场仪器的维修校准等。为了提高工作效率及质量，本文特对多功能校准器的校准方法进行了探讨。

关键词 ：多功能校准器 校准方法 电学计量

1. 多功能校准器的校准方法

多功能校准器的校准项目主要有：直流电压、交流电压、直流电流、交流电流、电阻、频率、电压短期稳定度、波形失真等项目。以校准美国公司5520A多功能校准器为例，选取其中比较重要且具代表性的“交流电压示值误差”这一参数进行分析。多功能校准器交流电压共六个量程，其中0.33-3.3V量程准确度最高。以此为例，数据见表1。

根据相关技术要求及厂家技术指标，选取为交流电压基本频率，考虑到3.3V量程的上端、下端及测量的连续性，选取0.4V、0.8V、1V、2V、为该量程的测试点。交流电压示值误差采用标准表法校准，接线见图1。

根据规程要求，当标准表的最大允许误差小于被检标准源允许误差的1/3-1/5，可用它作为标准表直接测量多功能校准器，如表2所示。5790A交流测量标准完全符合规程要求，故采用5790A为测量多功能校准器交流电压的标准设备。

2. 多功能校准器的校准过程

2.1 人工手动校准

首先要确认5520A的输出置于关闭状态，正确连接5790A交流测量标准与5520A多功能校准器之间的连接线；将5790A置700mV量程，设置输出值为交流电压0.4V，频率1kHz，按下“OPR”键，输出电压，待5790A读数稳定后记录数据，此读数即为实测值；根据5520A具体输出值改变5790A的量程设置，并按照以上步骤循环进行其他测试点的测试。根据5790A的量程可以看出，要完整地检测5520A的0.33-3.3V量程准确度需要切换5790A量程三次。检测完毕对数据进行判定，给出判定结果。至此，对交流电压3.3V量程的示值误差测量完毕。所有校准过程均由人工手动接线，手动改变5790A的量程、5520A的输出数值和输出单位并记录数据。

2.2 计算机自动校准

自动校准整个过程中，只需进行通信总线的搭建和仪器之间测量线的连接，在系統中输入设备的信息，选择好校准的项目，其他工作均由计算机完成。第一，手动设定每台仪器在通信总线上的唯一地址，这可以保证计算机与仪器设备之间的正常“对话”；第二，程序自动设定好所需仪器输出或采集数据时的技术参数，通过软件自动发送给仪器设备，使其按照软件规定的设定值改变其测量功能、量程、分辨力、滤波器、采样时间、输出值等；第三，程序在后台对采集来的数据进行处理、分析，按照技术指标判定数据，给出最终结论：合格、不合格，数据合格与否将与数据同时显示在屏幕上；最后，所有校准项目结束，程序自动保存被检仪器的所有信息及数据，并生成符合相关文件的报告。如图2所示：

3 .多功能校准器检定过程中的注意事项

目前对于5520多功能校准器，国内还没有相应的计量检定规程，那么在检定时哪些问题需要特别注意的呢？这是下面要介绍的。

3.1 最大允许误差的确定

最大允许误差是计量检定机构判别仪器是否符合技术指标要求的基本依据，首先，明确检定/校准周期，通常规定计量检定周期为一年，那么，应该以多功能校准器一年的绝对不确定度指标作为判别仪器是否超差的依据，特别需要注意的是，在确定最大允许误差时，要正确理解绝对不确定度指标的意义，即仪器的绝对不确定度指标与校准所采用校准标准的绝对不确定度有关。

3.2 仪器技术指标的调节

5520多功能校准器给出了校准后24小时、90天、1年，温度范围±5℃、置信度99%的条件下的绝对不确定度指标，用户根据自己的使用条件，对技术指标选择使用。在短时间内可以规定极高的性能水平，只是这种水平保持的时间很短，这主要是低频噪声和仪器对校准标准的跟踪能力的影响，长期的技术指标主要反映体现仪器的积累漂移、环境影响等因素的作用。

在检定过程中，究竟何时需要对仪器输出进行调节，或者说调节的原则是什么，什么条件只检定不调节，什么条件下需要调节。一种观点是只有当检定点超差或接近超差的，才应进行调节；另一种观点是在可能的情况下，在实施检定过程的时候，都应当校准，无论是否发现检定点是否超差。5520多功能校准器由于具有原器校准和内部软件自校准的功能，它支持不开壳校准，校准过程简单、操作方便，每个检定周期均应该进行校准、调节，使其技术指标达到最佳状态。

3.3 检定周期和检定过程

技术指标是仪器在特定的时间间隔内能够满足的技术要求，这一时间反映了校准/检定周期，检定校准周期反映了在特定时间内保持其给定技术指标的能力，检定过程就是要对检定间隔内仪器保持技术指标的能力进行判定。对5520多功能校准器给出了1年的绝对不确定度指标，反映校准后1年内仪器稳定性、温度影响因素、线性、传输线和负载调整的影响，以及对采用的校准标准的溯源能力，这些影响的总和小于绝对不确定度。对仪器的检定就是对这一指标进行考核。

许多单位在购置5520多功能校准器时，选择了原器校准附件，何时进行自校准，是一个值得关注的问题，首先，在5520多功能校、准器的稳定性考核期间不应该进行自校准，否则，不能体现仪器的稳定性能。其次，对于没有检定能力，需要向上级进行溯源的单位，两次检定的中间不应该自校准，否则影响仪器下次的检定结果。如果用户确实有必要需要使用仪器短期的不确定度技术指标，例如24小时技术指标，可以使用前进行自校准，但是，下次送检时应该声明自校准的时间，上级检定部门根据用户自校准的时间，可以采用30天、90天、180天、1年的技术指标进行考核、判别。

4 .结语

随着技术的发展与进步，仪器技术指标的定义越来越完善，准确地计量检定，具有重要意义，同时对检定人员提出了更高的要求。只有对这类仪器的检定方法进行探讨、更新，才能满足计量技术发展的需要，本文仅就5520多功能校准器检定过程中的一些问题进行了探讨，同样适用于其他类型的仪器。

参考文献：

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[3]杨乐平，李海涛，杨磊. LabVIEW程序设计与应用[M]. 北京：电子工业出版社，2007.