高精度數字多用表直流電壓的校準

許金祥

摘要： 在校準高精度數字多用表直流電壓時，為有效減小測量不確定度，可采用直流參考電壓和直流分壓器作測量標準，使測量不確定度最大程度滿足被校儀器和所使用測量標準之間的3倍關系。

關鍵詞： 直流電壓；直流參考標準；比例測量；測量不確定度

中圖分類號：TM938.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）01-0035-02

0 引言

目前的高精度數字多用表，其直流電壓已達到百萬分之幾的測量不確定度，如FLUKE 8508A、AGILENT 3458A的1V直流電壓測量年相對不確定度在4×10-6左右，如何對這些高精度數字多用表的直流電壓進行校準？通常我們校準數字多用表使用的計量標準器是多功能校準源，如FLUKE5520A、5700A、5720A等，但多功能校準源中即使目前準確度等級最高的FLUKE5720A，其1V直流電壓年相對不確定度為7×10-6，比FLUKE8508A和AGILENT 3458A的不確定度要大，因此不可能用多功能校準源直接校準高精度數字多用表的直流電壓，本文以校準FLUKE8508A為例介紹如何使用直流電壓參考標準、多功能校準源、直流分壓器和八位半數字多用表校準高精度數字多用表的直流電壓。

1 校準方法

1.1 當校準電壓Ux<2V時，按圖1連接儀器。

式中：r ——標準數字多用表顯示的前后面板輸入電壓之比；Ux——校準點電壓期望值；U0——電壓參考標準證書值；k——分壓器分壓比（10或100）。

被校數字多用表置相應的量程，讀取其顯示值。

1.2 當校準電壓2V≤Ux<20V時，按圖2連接儀器。

被校數字多用表置相應的量程，讀取其顯示值。

1.3 當校準電壓Ux≥20V時，按圖3連接儀器。

被校數字多用表置相應的量程，讀取其顯示值。

2 測量結果的不確定度評定

下面以校準數字多用表200mV量程的100mV測量點為例，對測量結果的不確定度進行評定（k=100，r≈1）。

式中：Δ——被校數字多用表示值誤差；Um——被校數字多用表指示值；U0——10V直流參考電壓出證值；k——直流分壓器分壓比；r——標準數字多用表比例測量示值。

②FLUKE734A直流電壓參考標準經中國計量院校準，校準結果為10.000073V，測量不確定度為5×10-7，k=2，溯源引入的標準不確定度為：

③直流參考電壓引入的標準不確定度為：

2.5 標準數字多用表引入的不確定度

測量時固定量程200mV，采用比率測量，校準值為100mV時，標準數字多用表示值r≈1，應用20分鐘傳遞測量不確定度（0.4×10-6Reading+0.3×10-6Range），k=2。比率測量引入的相對不確定度為：

2.6 電壓分壓器引入的不確定度

2.7 合成標準不確定度

2.8 擴展不確定度

取包含因子k=2

擴展不確定度U=kuc=2×7.72×10-8V≈0.00016mV。

2.9 測量結果報告

測量結果為：（100.00006±0.00016）mV，k=2。

3 結束語

本文介紹了采用直流電壓參考標準，通過標準分壓器和數字多用表的比例測量功能校準高精度數字多用表。通過100mV校準點測量不確定度的分析，其測量不確定度為0.00016mV，8508A數字多用表在該點的最大允許誤差為±0.00055mV，滿足1/3倍關系的要求。

參考文獻：

[1]JJG315-1983，直流數字電壓表檢定規程.

[2]JJF1059.1-2012，測量不確定度評定與表示.

[3]曾永玲.直流高壓電源的校準方法[J].科技廣場，2004（11）.endprint

摘要： 在校準高精度數字多用表直流電壓時，為有效減小測量不確定度，可采用直流參考電壓和直流分壓器作測量標準，使測量不確定度最大程度滿足被校儀器和所使用測量標準之間的3倍關系。

關鍵詞： 直流電壓；直流參考標準；比例測量；測量不確定度

中圖分類號：TM938.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）01-0035-02

0 引言

目前的高精度數字多用表，其直流電壓已達到百萬分之幾的測量不確定度，如FLUKE 8508A、AGILENT 3458A的1V直流電壓測量年相對不確定度在4×10-6左右，如何對這些高精度數字多用表的直流電壓進行校準？通常我們校準數字多用表使用的計量標準器是多功能校準源，如FLUKE5520A、5700A、5720A等，但多功能校準源中即使目前準確度等級最高的FLUKE5720A，其1V直流電壓年相對不確定度為7×10-6，比FLUKE8508A和AGILENT 3458A的不確定度要大，因此不可能用多功能校準源直接校準高精度數字多用表的直流電壓，本文以校準FLUKE8508A為例介紹如何使用直流電壓參考標準、多功能校準源、直流分壓器和八位半數字多用表校準高精度數字多用表的直流電壓。

1 校準方法

1.1 當校準電壓Ux<2V時，按圖1連接儀器。

式中：r ——標準數字多用表顯示的前后面板輸入電壓之比；Ux——校準點電壓期望值；U0——電壓參考標準證書值；k——分壓器分壓比（10或100）。

被校數字多用表置相應的量程，讀取其顯示值。

1.2 當校準電壓2V≤Ux<20V時，按圖2連接儀器。

被校數字多用表置相應的量程，讀取其顯示值。

1.3 當校準電壓Ux≥20V時，按圖3連接儀器。

被校數字多用表置相應的量程，讀取其顯示值。

2 測量結果的不確定度評定

下面以校準數字多用表200mV量程的100mV測量點為例，對測量結果的不確定度進行評定（k=100，r≈1）。

式中：Δ——被校數字多用表示值誤差；Um——被校數字多用表指示值；U0——10V直流參考電壓出證值；k——直流分壓器分壓比；r——標準數字多用表比例測量示值。

②FLUKE734A直流電壓參考標準經中國計量院校準，校準結果為10.000073V，測量不確定度為5×10-7，k=2，溯源引入的標準不確定度為：

③直流參考電壓引入的標準不確定度為：

2.5 標準數字多用表引入的不確定度

測量時固定量程200mV，采用比率測量，校準值為100mV時，標準數字多用表示值r≈1，應用20分鐘傳遞測量不確定度（0.4×10-6Reading+0.3×10-6Range），k=2。比率測量引入的相對不確定度為：

2.6 電壓分壓器引入的不確定度

2.7 合成標準不確定度

2.8 擴展不確定度

取包含因子k=2

擴展不確定度U=kuc=2×7.72×10-8V≈0.00016mV。

2.9 測量結果報告

測量結果為：（100.00006±0.00016）mV，k=2。

3 結束語

本文介紹了采用直流電壓參考標準，通過標準分壓器和數字多用表的比例測量功能校準高精度數字多用表。通過100mV校準點測量不確定度的分析，其測量不確定度為0.00016mV，8508A數字多用表在該點的最大允許誤差為±0.00055mV，滿足1/3倍關系的要求。

參考文獻：

[1]JJG315-1983，直流數字電壓表檢定規程.

[2]JJF1059.1-2012，測量不確定度評定與表示.

[3]曾永玲.直流高壓電源的校準方法[J].科技廣場，2004（11）.endprint

摘要： 在校準高精度數字多用表直流電壓時，為有效減小測量不確定度，可采用直流參考電壓和直流分壓器作測量標準，使測量不確定度最大程度滿足被校儀器和所使用測量標準之間的3倍關系。

關鍵詞： 直流電壓；直流參考標準；比例測量；測量不確定度

中圖分類號：TM938.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）01-0035-02

0 引言

目前的高精度數字多用表，其直流電壓已達到百萬分之幾的測量不確定度，如FLUKE 8508A、AGILENT 3458A的1V直流電壓測量年相對不確定度在4×10-6左右，如何對這些高精度數字多用表的直流電壓進行校準？通常我們校準數字多用表使用的計量標準器是多功能校準源，如FLUKE5520A、5700A、5720A等，但多功能校準源中即使目前準確度等級最高的FLUKE5720A，其1V直流電壓年相對不確定度為7×10-6，比FLUKE8508A和AGILENT 3458A的不確定度要大，因此不可能用多功能校準源直接校準高精度數字多用表的直流電壓，本文以校準FLUKE8508A為例介紹如何使用直流電壓參考標準、多功能校準源、直流分壓器和八位半數字多用表校準高精度數字多用表的直流電壓。

1 校準方法

1.1 當校準電壓Ux<2V時，按圖1連接儀器。

式中：r ——標準數字多用表顯示的前后面板輸入電壓之比；Ux——校準點電壓期望值；U0——電壓參考標準證書值；k——分壓器分壓比（10或100）。

被校數字多用表置相應的量程，讀取其顯示值。

1.2 當校準電壓2V≤Ux<20V時，按圖2連接儀器。

被校數字多用表置相應的量程，讀取其顯示值。

1.3 當校準電壓Ux≥20V時，按圖3連接儀器。

被校數字多用表置相應的量程，讀取其顯示值。

2 測量結果的不確定度評定

下面以校準數字多用表200mV量程的100mV測量點為例，對測量結果的不確定度進行評定（k=100，r≈1）。

式中：Δ——被校數字多用表示值誤差；Um——被校數字多用表指示值；U0——10V直流參考電壓出證值；k——直流分壓器分壓比；r——標準數字多用表比例測量示值。

②FLUKE734A直流電壓參考標準經中國計量院校準，校準結果為10.000073V，測量不確定度為5×10-7，k=2，溯源引入的標準不確定度為：

③直流參考電壓引入的標準不確定度為：

2.5 標準數字多用表引入的不確定度

測量時固定量程200mV，采用比率測量，校準值為100mV時，標準數字多用表示值r≈1，應用20分鐘傳遞測量不確定度（0.4×10-6Reading+0.3×10-6Range），k=2。比率測量引入的相對不確定度為：

2.6 電壓分壓器引入的不確定度

2.7 合成標準不確定度

2.8 擴展不確定度

取包含因子k=2

擴展不確定度U=kuc=2×7.72×10-8V≈0.00016mV。

2.9 測量結果報告

測量結果為：（100.00006±0.00016）mV，k=2。

3 結束語

本文介紹了采用直流電壓參考標準，通過標準分壓器和數字多用表的比例測量功能校準高精度數字多用表。通過100mV校準點測量不確定度的分析，其測量不確定度為0.00016mV，8508A數字多用表在該點的最大允許誤差為±0.00055mV，滿足1/3倍關系的要求。

參考文獻：

[1]JJG315-1983，直流數字電壓表檢定規程.

[2]JJF1059.1-2012，測量不確定度評定與表示.

[3]曾永玲.直流高壓電源的校準方法[J].科技廣場，2004（11）.endprint