電阻分壓箱法校準多功能標準源直流電壓的測量不確定度評定

【摘要】 電阻分壓箱法作為JJF 1638-2017《多功能標準源校準規范》中直流電壓的校準方法，常用于校準高精度低電壓信號。本文介紹了電阻分壓箱法校準多功能標準源直流電壓的測量不確定度評定方法與評定實例，為評定多功能標準源直流電壓的測量不確定度提供參考。

【關鍵詞】 直流電壓;電阻分壓箱;不確定度評定

Abstract： The resistance voltage divider method is used as a method for calibrating DC voltage in JJF 1638-2017 Calibration Specification for Multifunction Standard Sources，which is often used to calibrate high-precision and low-voltage signals.This paper introduces the measurement uncertainty evaluation method and evaluation examples of the DC voltage of the multifunction standard sources calibrated by the resistance divider box method，which provides a reference for evaluating the measurement uncertainty of the DC voltage of the multifunction standard sources.

Key words： DC voltage;resistance divider box;uncertainty

多功能標準源校準是數字顯示的高精度的標準信號源。能輸出包括直流電壓在內的5種電信號。其主要由電源供應單元、參考標準單元、放大單元、輸出緩沖單元、控制單元等部分組成。JJF 1638-2017《多功能標準源校準規范》中規定直流電壓校準范圍為±10 mV～±1000 V。一般針對多功能標準源校準直流電壓在±100 mV～±1000 V范圍內的輸出信號，可利用高精度數字多用表直接進行校準。而針對±10 mV～±100 mV的電壓輸出，由于高精度數字多用表的量程和精度限制，無法直接校準，只能采用電阻分壓箱法進行校準。

本文對多功能標準源直流電壓10 mV的輸出開展校準并進行不確定度評定。

1 測量原理

1.1 測量依據

JJF 1638-2017《多功能標準源校準規范》。

1.2 測量設備

測量設備包括直流電壓參考標準、電阻分壓箱、數字多用表組成。

1.3 環境條件

環境溫度：（20±2） ℃;相對濕度：不大于75%;供電電源：電壓（220±22） V，頻率（50±0.5） Hz。

1.4 校準方法

校準多功能標準源直流電壓10 mV輸出采用電阻分壓箱法，直流參考標準輸出端與電阻分壓箱輸入端連接，電阻分壓箱100：1分壓比例點的輸出端與過渡數字多用表連接。直流參考標準輸出標準1 V電壓值，通過電阻分壓箱100：1分壓比例點，將其轉化為10 mV電壓值輸入到過渡數字多用表中并作為標準值。再利用被校準多功能標準源直接輸出10 mV直流電壓到過渡數字多用表并作為實際值。

2 測量模型及不確定度傳播率

2.1 測量模型

校準多功能標準源的輸出電壓值為：

2.2 不確定度傳播率

3 標準不確定度的評定

3.1 由直流電壓參考標準引入的標準不確定度[uxn]

3.1.1 由直流電壓參考標準年穩定引入的標準不確定度[uxn1]

根據歷年上級檢定證書判斷直流電壓參考標準1 V輸出點年穩定性為[U=1.3×10-6]，包含因子[k=2]。

3.1.2 由直流電壓參考標準上級傳遞準引入的標準不確定度[uxn2]

3.2 由電阻分壓箱引入的標準不確定度[uxk]

3.2.1 由電阻分壓箱年穩定引入的標準不確定度[uxk1]

3.2.2 由電阻分壓箱上級傳遞準引入的標準不確定度[uxk2]

根據上級給出檢測證書值[Urelxk2=8×10-6]，包含因子[k=2]。

3.3 由被校準多功能標準源引入的標準不確定度[uΔx]

3.3.1 由過渡數字多用表測量被校準多功能標準源的輸出電壓讀數的重復性引入的標準不確定度分量[uΔx1]

用A類標準不確定度評定。由過渡數字多用表測量被校準多功能標準源輸出10 mV直流電壓讀數，如表1所示。

3.3.2 由被校準多功能標準源的有限分辨力引入的標準不確定度分量[uΔx2]

4 合成標準不確定度的評定

4.1 主要標準不確定度匯總

主要標準不確定度匯總如表2所示。

4.2 合成標準不確定度的計算

以上各項標準不確定度分量是互不相關的，所以合成標準不確定度為：

5 擴展不確定度的評定

6 結語

本文介紹了電阻分壓箱法校準多功能標準源直流電壓的校準方法和校準過程并以校準10 mV直流電壓為例給出了測量不確定度的評定過程。滿足JJF 1638-2017《多功能標準源校準規范》的要求，為多功能標準源直流小電壓的校準和不確定度的評定提供借鑒。

【參考文獻】

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[3] 測量不確定度評定與表示：JJF 1059.1-2012[S].

[4] 張健.多功能標準源直流電壓校準方法的探討[J].計量與測試技術，2019（11）：72-73.

【作者簡介】楊麗（1962-），女，高級工程師，學士，研究方向為電磁學計量。