直流高压源测量标准的重复性测试及稳定性考核

韩光，于丽娟，李宪优，王玲，魏学荣

(西北核技术研究所，陕西西安710024)

0 引言

直流高压源是输出千伏以上直流电压的电源，是各类实验研究中的重要设备。数字多用表标准只能检定1000 V以下的电压，本文采用间接测量的方法［1］，使用直流电压分压箱将高压分压，再使用标准数字多用表进行测量。本文依据GJB/J2658-96《1～100 kV直流高电压标准源检定规程》、GJB2749A《军事计量测量标准建立与保持通用要求》，以1281型数字多用表和DF18D型直流高压分压箱为主标准装置，对直流高压源测量标准进行了重复性测试及稳定性考核。

1 测量标准的建立

直流高压源测量标准由WAVETEK公司的1281型数字多用表和中国航天五一四所研制的DF18D型直流电压分压箱组成，分压箱的分压比为1000∶1，该直流高压源检定装置可检定直流电压在±(200 V～5000 V)、最大允许误差在±9.2×10-4及以下的高压源。测量采用标准分压器法，原理如图1示，被测直流高压源输出经标准分压器分压后，经直流标准数字电压表进行测量。

2 测量标准的重复性测试

根据GJB2749A，测量标准的重复性，通常用该测量标准在重复性测量条件下，对某一重复性好的测量仪器进行重复测量，用所得测量值的实验标准偏差s(x)来定量表征［2］。

图1 直流高压源测量标准原理图

在重复性测量条件下，用测量标准重复测量被选择的测量仪器n次，得到n个测量值，测量次数n≥6，按公式(1)计算实验标准偏差s(x):

控制环境温度在20℃±2℃内，相对湿度在40%RH～60%RH，选用PS350型直流高电压源作为被检，输出电压经DF18D直流电压分压箱分压后衰减1000倍，用标准数字多用表1281的最佳量程在短时间内重复测量8次，对被检的同一示值测得8个标准值xi。以标称值为2 kV和5 kV为例进行直流高压源测量标准的重复性测试。

标称值:2 kV，n=8，测试结果见表1。

表1

标称值:5 kV，n=8，测试结果见表2。

表2

3 测量标准的稳定性考核

根据GJB2749A，新建测量标准的稳定性，通常用该测量标准在规定的一段时间内，对某一稳定性好的测量仪器进行测量，用所得测量结果的实验标准偏差sm来定量表征。

每隔一段时间(至少一个月)，用测量标准对所选择的测量仪器进行一组n次的重复测量，取其算术平均值作为该组的测量结果。共测量m组，至少考核4个月，n≥6，m≥4。

当m＜6时，按极差法计算，如公式(2)所示:

式中:xmax为m组测量结果中的最大值;xmin为m组测量结果中的最小值;dm为与测量组数有关的常数，d4=2.06，d5=2.33。

选用PS350型直流高电压源作为被检，输出电压经DF18D直流电压分压箱分压衰减1000倍，用标准数字多用表1281的最佳量程进行测量，每隔一个月进行一组重复测量，共进行4个月。同样以标称值为2 kV和5 kV为例进行直流高压源测量标准的稳定性考核。

表3 标称值为2 kV测量结果

表4 标称值为5 kV测量结果

4 测量标准的稳定性验证

5 结束语

本文概括了直流高压源检定的原理，以2 kV和5 kV测试点为例测试了直流高压源测量标准的重复性，进行了直流高压源测量标准的稳定性考核，且该考核结果经验证满足要求。

［1］国防科学技术工业委员会.GJB/J2658—96，1～100 kV直流高电压标准源检定规程［S］.北京:国防科学技术工业委员会，1996.

［2］国防科学技术工业委员会.GJB 2749A—2009，军事计量测量标准建立与保持通用要求［S］.中国人民解放军总装备部，2009.