浅谈电学计量中多功能校准器的校准方案

2019-11-28郭烨峰

商品与质量 2019年15期

郭烨峰

大同市质量技术监督检验测试所山西大同 037008

多功能校准器从本质上来讲就是一种标准源，它可以对各种信号进行输出，是很多行业研究生产的重要仪器，对电子通信以及电子电器具有非常重要的影响，因此，需要对多功能校准器的校准方案进行深入的研究，这对于相关行业的发展具有非常重要的意义。

1 浅析多功能校准器

多功能校准仪是智能化直流、交流标准电流及电压校准仪，与传统仪器相比，其特点如下：第一，读数方便，其表盘主要使用数字进行显示，避免在读数过程中出现人为误差问题；第二，其量程较宽，具有较为广阔的适用范围；第三，具有较细的分档，精确性较高，能够满足高精度的数据测定工作；第四，具有较强的实用性，便于携带，不容易受到外力作用的影响；第五，通常校准器设有自我保护功能，在使用期间不容易出现烧坏的问题。

当前的多功能校准器功能主要有以下几点：第一，LED数字显示输出量，能够完成百分比和实际值的有效显示；第二，利用键盘能够对输出量的变化进行把握，键盘控制量主要分为0.1[%]/N、1[%]/N、10[%]/N以及100[%]/N，其中N为15、10、6、5、4；第三，外控调节器可以离机对输出量变化进行控制，而且在调节器上配有电位器和键盘，能够结合实际需求进行转换；第四，直流和交流的电流与电压输出量最大为20A和1.05KV；第五，交流输出主要有4种高低不同的频率，且具有良好的稳定性；第六，仪器具有自我保护功能，在出现超载输出的情况下，仪器会自动断开，直到调节好以后经过手动复位就能进行正常使用；第七，钳形表测量，对标准线圈进行使用，最高电流测量值能够达到1000A，能够对大部分测量需求加以满足，并且可以将误差控制在0.3%以内。

2 多功能校准器的校准方法

在多功能校准器校准方面涉及诸多内容，而为了便于叙述，本文结合相关案例进行讨论，利用5520A多功能校准器，对其校准展开实验并进行记录，并针对交流电压示值误差进行具体分析。

经过研究发现，在多功能校准器交流电压的量程当中，准确度最高的量程即为0.33-3.3，根据厂家出具的指标以及相关规范，将50Hz作为基本电压频率，结合最精准量程3.3v所具备的连续性特点，对其测试点进行科学的选择，此外，交流电压示值误差主要采用标准表法进行校准。

在误差值判断方面，要对相关标准及规范加以遵守，要求误差值能够达到标准的1/3或1/5，如果不在要求范围内，不能使用多功能校准器进行测量，而根据要求可以将5790A作为多功能校准器测量交流电压的标准设备。

3 多功能校准器校准的相关过程

对多功能校准器进行校准，主要涉及两个过程，一是手动校准，二是计算机校准，以下为这两个校准过程的主要内容。

3.1 手动校准

第一，对仪器进行检查，确保5520A的输出处于非开放状态，否则需要对其进行调节，将其调为非开放状态，然后需要根据相关要求对5520A多功能校准器以及5790A交流测量标准连接线进行连接。

第二，在5790A700mV电压范围内，需要先将频率设置为1kHz，而输出电压则应该设置在0.4v，将OPR按钮按下，待读数稳定以后对数据进行读取，从而获得准确测量值。

第三，将5520A既定输出值作为参考，根据上述流程进行循环试验，并对5790A的设置范围进行修改。

将5790A的范围作为依据，获得0.33-3.3v5520A范围精度3倍的5790A范围，这时可以测得交流电压3.3V的距离可能会出现的误差，其校准过程需要对手动连接方式进行使用。

3.2 计算机自动校准

这种校准过程主要是利用计算机来实现仪器的校准，这个过程的操作较为简单，而且校准的准确性也相对较高，而在落实自动校准工作时，需要将通信总线接好，具体步骤如下：将总线和测量线连接好，然后将设备导入系统当中，并对仪器间的测量线进行连接，在系统当中导入设备的相关信息，而计算机会将其余校准工作完成。主要步骤包括：

第一，获取各仪器在通信仪器中地址，这个地址一般具有唯一性，数据获取以后，能够实现计算机和仪器间的数据交换，确保两者的正常对话。第二，在完成第一步以后，可以在计算机当中完成校准器参数的设定工作，并要根据计算机的要求对校准器的部分参数进行改变，最后将部分数据的测定工作完成。第三，利用程序能够在后台对获得的数据进行分析，根据相关技术指标进行数据的判定，从而确定数据的质量，这样可以将校准工作初步完成，程序会对检测器的参数进行存档并进行综合的分析，进而得出满足相关标准的文档。

4 多功能校准器检定过程中的注意事项

当前阶段，国内在5520多功能校准器方面还没有设置相应的计量检定规程，因此，在落实检定工作的过程中，必须要对以下内容保持注意。

4.1 确定最大允许误差

对于计量检定机构而言，最大允许误差是判别仪器与技术指标要求是否相符的重要依据，首先，要对校准周期和检定周期进行明确，一般计量检定周期的规定为一年，而仪器超差问题的判定，需要将一年的绝对不确定度指标作为依据，在此过程中，需要注意的问题就是在明确最大允许误差以后，对不确定度指标的意义进行正确的理解，也就是说，仪器自身的绝对不确定度指标和校准使用的校准标准绝对不定度密切相关[1]。

4.2 调节仪器技术指标

在5520A多功能校准器当中，能够给出校准之后多个时间段、置信度99%以及温度范围±5℃条件下的绝对不确定度指标，而具体时间段包括24小时、90天和1年，用户可以结合自身的使用条件，选择相应的技术指标进行使用。而在短时间当中可以对较高的性能水平加以规定，但这种水平能够保存的时间相对较短，主要是由于校准标准的跟踪能力会受到仪器及低频噪声的影响，而长期性的技术指标通常用于反映仪器的环境影响因素和积累漂移因素。

在进行检定的过程中，具体要在何时调节仪器的输出，或者坚持怎样的调节原则，主要有两种观点，第一是在检定点超差或者是即将超差的情况下，落实调节工作；第二是在可能的情况下，在检定期间进行校准，不管是否存在检定点超差的问题。由于5520A多功能校准器具有自行校准功能，其可以在不开壳的情况下进行校准，而且校准操作方便，校准过程非常简单，每个检定周期都要进行调节和校准，以此来确保其技术指标。

4.3 检定过程及检定周期

仪器在相应时间段当中必须要满足的相关技术要求即为技术指标，该时间段反映了检定周期和校准周期，其中检定校准周期能够在特定时间当中对其既定技术指标能力加以保证，整个检定过程就是要对检定间隔当中的仪器技术指标进行判定，在5520A多功能校准器当中给出的1年绝对不确定度指标，能够将仪器校准之后1年以内的负载调整、传输线、线性、温度以及仪器稳定性的影响反映出来，同时还涉及校准标准的溯源能力，而对仪器进行检定，实际就是对相关指标进行考核[2]。