关键词：交流数字；电流电压表；检定项目；开发
1前言
随着科学技术的发展，各种类型的数字多用表和数字表广泛的应用在生产和科研中，并发挥着越来越大的作用，为了解决这些仪器的校准与检定工作，确保量传和统一，特建立交流数字表检定装置。
2计量标准的工作原理及其组成
本标准装置采用美国FLUKE公司5700A型多功能校准器和5725A型量程放大器。
依据JJF 1587-2016《数字多用表校准规范》。
3测量标准不确定度的评定
数字多用表检定装置具有多项基本功能，以下仅对交流功能检定或校准结果的不确定度进行评定。
本装置采用KEITHLEY公司61/2数字多用表2700作为被测仪器，多功能校准器5700A和量程放大器5725A作为标准，温度20℃，相对湿度60%，通电2h 后，采用标准发生器法短时间内分别对交流数字电压表、交流数字电流表等进行以测量实验。
3.1测量不确定度来源分析
(1)多功能校准器FLUKE 5700A引起的测量不确定度
FLUKE 5700A在数字多用表校准系统中作为标准源，因此输出量的不准会引起不确定度，该不确定度值的大小可以从上级计量部门对多功能校准器的检定书中或者从其技术指标文件中获取。
(2)数字多用表分辨力导致的测量不确定度
分辨力定义为显示装置能有效辨别的最小示值差。对于数字式显示装置，即变化末位一个有效数字时，其示值的变化，所谓步进量。分辨力导致的示值误差限为正负0.5个步进量，即其分散区间的半宽为0.5个步进量。由于被测量可能值出现在这一分散区间之内的任一点的概率相等，应估计其分布类型为矩形。
(3)数字多用表重复测量引起的不确定度
由于电压的测量易受到周围因素的影响(传输线效应、负载效应以及地电流和泄漏等因素引起的不确定度)，因此测量条件在不断的变化之中，从而测量的不重复性会引起测量不确定度。
3.2测量不确定度评定
（1）交流电压表示值误差测量结果的不确定度评定
数学模型：
设多功能校准器5700A输出的交流标准电压为VN，被检交流数字电压表上相应的指示值为Vx，且由技术说明书可得，对于5700A多功能校准源和2700型数字多用表在标准条件下，温度、湿度、磁场、电源等变化带来的影响可以忽略，则被检表的示值误差可以表示为：
Δ=Vx-VN
方差和传播系数：
传播系数：C(Vx)=1；C(VN)=?1
方差：u2c=u2(Vx)+u2(VN)
不确定度来源如下：
u(Vx)：示值测量重复性引入的标准不确定度。
u(VN)：测量标准引入的标准不确定度。
计算分量标准不确定度：
检定不同的电压值时，各自的不确定度分量的数值不同，这里对2700型数字多用表交流电压 10V点的不确定度进行评定。
数字多用表2700设置为61/2位显示。
由示值测量的重复性给出的标准不确定度分量u(Vx)已包括被测数字多用表的调节细度引入的标准不确定度。
由5700A多功能校准器输出交流10V 标准电压给被检的2700型数字表，并读取被检数字表的指示值，
计算得：
==9.98773V
Si==0.000508V
故标准不确定度为：
u(Vx)= Si=0.000508V
自由度为：
v(Vx)=n-1=9
多功能校准器5700A交流电压功能部分的标准不确定度u(VN)
标准器不准引起的不确定度，采用B类方法评定。考虑到标准器稳定度、调节细度及分辨率所引起的不确定度已包含在重复性条件下所得的测量列的分散性中，故在此不另作分析。
由说明书得出，输出值为10V时，5700A型多功能校准源的不确定度（年）为：
±（0.0075%VN+60uV）
=±（0.0075%×10V+60uV）=±0.00081V
其在±0.00081V的区间内为均匀分布，所以：
u(VN）=0.00081/=0.000468V
它按±0.00081V的区间计算很可靠，其自由度取为：
v(VN)→∞
标准不确定度一览表：
合成标准不确定度：
uc==0.000691V
扩展不确定度：
设置信水平p=95%，k=2，则扩展不确定度为：
U95=k×uc=2×0.000691V=0.001382V
相对扩展不确定度
U95rel=U95/VN=0.001382V/10V=0.0001382
下面以表格的形式分别给出数字多用表2700的10V点（50Hz）、2700的200V点（50Hz）示值误差测量结果的不确定度评定的各不确定度分量，并计算自由度与合成不确定度。
（2）交流电流表示值误差测量结果的不确定度评定
依据JJF 1587-2016《数字多用表校准规范》，采用标准源法检定交流数字电流表。5700A与被检交流数字电流表对接，由多功能校准器5700A输出交流标准电流给被检的交流数字电流表，在被检表读得相应的读数IX。
数学模型如下：
Δ=Ix-IN
C(Ix)=1；C(IN)=-1
u2c=u2(Ix)+u2(IN)
不确定度来源如下：
u(IX)：示值测量的重复性引入的不确定度；
u(IN)：测量标准引入的不确定度；
同上，多功能校准器5700A 交流电压功能部分的标准不确定度u(IN)
下面以表格的形式分别给出数字多用表2700的10 mA点（50Hz）和3A点（50Hz）示值误差测量结果的不确定度评定的各不确定度分量并计算自由度与合成不确定度，详见图表1。
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图表1
4检定或校准结果的验证
采用2700做被检进行不确定度验证。用本检定装置（5700A和5725A）对下列各点检定，得出的检定结果y，对应点本检定装置的扩展不确定度为U，送上级计量部门对各点分别进行一次检定(上级部门标准的扩展不确定度为U0），得出得检定结果y0，偏差值│y?y0│应小于或等于，结果如下：
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5结论
通过分析和实验验证，所建计量标准符合国家计量检定系统表和计量技术规范JJF1587-2016《数字多用表校准规范》的要求，可以开展0.02级及以下0～1000V的交流数字电压表的检定工作；可以开展0.2级及以下0～11A的交流数字电流表的检定工作。
参考文献
[1]JJF 1587-2016数字多用表校准规范.北京：中国质检出版社
[2]JJF 1059.1-2012测量不确定度评定与表示.北京：中国质检出版社
[3]冯占岭．数字电压表及数字多用表检测技术[M]．北京：中国计量出版社，2003
论文作者:李鑫 蔺瑛琦
论文发表刊物:《科学与技术》2019年18期
论文发表时间:2020/4/28
标签：不确定论文; 数字论文; 测量论文; 标准论文; 多功能论文; 多用表论文; 电压论文; 《科学与技术》2019年18期论文;