一種工業(yè)用直流穩(wěn)壓電源檢測校準(zhǔn)方案研究

趙煥興 陳鵬輝 馬志君 張警濤

【摘? 要】直流穩(wěn)壓電源廣泛應(yīng)用航空、國防、科研院所、實(shí)驗(yàn)室、工礦企業(yè)，用來為各類負(fù)載提供穩(wěn)定的直流電源，其參數(shù)指標(biāo)的準(zhǔn)確性影響負(fù)載使用。本文通過分析被檢對象技術(shù)指標(biāo)，給出標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，設(shè)計(jì)校準(zhǔn)原理圖，經(jīng)技術(shù)指標(biāo)分析，本方案符合國軍標(biāo)要求，技術(shù)指標(biāo)高，完全滿足直流穩(wěn)壓電源的校準(zhǔn)需求。

【關(guān)鍵詞】直流穩(wěn)壓電源;校準(zhǔn)裝置;不確定度分析

引言

國內(nèi)航空、國防、科研院所、實(shí)驗(yàn)室、工礦企業(yè)等工業(yè)部門配備數(shù)量眾多的直流穩(wěn)壓電源，用來為各類負(fù)載提供穩(wěn)定的直流電源，其性能指標(biāo)的準(zhǔn)確性對各類工業(yè)用生產(chǎn)、檢測設(shè)備，各類電子儀器設(shè)備的安全使用起到較為重要的作用。直流穩(wěn)壓電源型號種類繁多，如WYK-3010、DH1720A-6、DH1716A-7D、DH1718D-4、WJA-1502、SS1794、WY-3015-1B等，對穩(wěn)壓電源進(jìn)行正確使用和校準(zhǔn)意義重大，本文提出一種直流穩(wěn)壓電源檢測校準(zhǔn)裝置技術(shù)方案，為解決直流穩(wěn)壓電源的校準(zhǔn)問題提供一種思路。

1.研究對象

經(jīng)調(diào)研和歸納整理，工業(yè)部門應(yīng)用較廣泛的直流穩(wěn)壓電源的主要技術(shù)指標(biāo)：電壓示值誤差（直流0～100V），±0.5%;電流示值誤差（0～30A），±1%;電壓電網(wǎng)調(diào)整率，±1mV;電壓負(fù)載調(diào)整率，±1mV;紋波電壓，±1.5mV。

2.國內(nèi)有關(guān)方案比較

目前，直流穩(wěn)壓電源校準(zhǔn)依據(jù)性文件《JJF1597-2016 直流穩(wěn)定電源校準(zhǔn)規(guī)范》。對于直流穩(wěn)壓電源各參數(shù)的校準(zhǔn)，采用較多的方案是用滑動變阻器作為負(fù)載，直流數(shù)字電壓表測量直流電壓，直流電流測量直流電流，交流數(shù)字電壓表或高頻毫伏表測量紋波電壓。工業(yè)部門直流穩(wěn)壓電源型號多，參數(shù)范圍寬，采用以上方案可能會存在問題：一是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備多，負(fù)載重量大，不利于攜帶;二是選用滑動變阻器作負(fù)載，技術(shù)指標(biāo)覆蓋困難，電流覆蓋的范圍較窄，方案適用性差。

3.本課題技術(shù)方案

校準(zhǔn)裝置依據(jù)直流穩(wěn)壓電源的校準(zhǔn)規(guī)程設(shè)計(jì)，所用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備、校準(zhǔn)原理圖如下所述：

直流穩(wěn)壓電源校準(zhǔn)裝置標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備主要功用：數(shù)字多用表1281，測量直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓;? 數(shù)字多用表3458A和標(biāo)準(zhǔn)電阻BZ6，測量直流穩(wěn)壓電源的輸出電流;示波器TDS3032C，測量直流穩(wěn)壓電源輸出紋波的峰-峰值VP-P;數(shù)字萬用表17B，監(jiān)測調(diào)壓器輸出給直流穩(wěn)壓電源的交流電壓;? ? 調(diào)壓器TDGC2：調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓到直流穩(wěn)壓電源需要的輸入電壓;電子負(fù)載N3300：給直流穩(wěn)壓電源提供負(fù)載。

4.技術(shù)指標(biāo)分析

4.1直流電壓示值誤差測量不確定度分析

主要包括（測量10V點(diǎn)，按相對誤差評定），校準(zhǔn)數(shù)字多用表1281直流電壓的上級標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度引入的不確定度u，數(shù)字多用表1281直流電壓測量年允許最大誤差引入的不確定度，數(shù)字多用表1281直流電壓測量分辨力引入的不確定度，以及直流電壓測量重復(fù)性引入的不確定度。

直流電壓示值誤差測量擴(kuò)展不確定度為：

（）

4.2直流電流示值誤差測量不確定度分析

主要包括（電壓100mV，電阻0.1Ω，按相對誤差評定）：一是上級標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度引入的不確定度;二是年允許最大誤差引入的不確定度;三是測量分辨力引入的不確定度;四是測量重復(fù)性引入的不確定度;五是校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)電阻BZ6上級標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度引入的不確定度;六是標(biāo)準(zhǔn)電阻BZ6年允許最大誤差引入的不確定度;七是標(biāo)準(zhǔn)電阻BZ6的測量重復(fù)性引入的不確定度。 直流電流示值誤差測量擴(kuò)展不確定度為

（）

4.3直流電壓電網(wǎng)調(diào)整率測量不確定度分析

主要包括（測量10V點(diǎn)時(shí)，按絕對誤差評定），上級標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度引入的不確定度 ，年允許最大誤差引入的不確定度 測量分辨力引入的不確定度，以及電壓測量重復(fù)性引入的不確定度。 電壓電網(wǎng)調(diào)整率測量擴(kuò)展不確定度為：

， （）

4.4直流電壓負(fù)載調(diào)整率測量不確定度分析

直流電壓負(fù)載調(diào)整率測量不確定度（測量10V點(diǎn)時(shí)，按絕對誤差評定）具體的分析情況與直流電壓電網(wǎng)調(diào)整率測量不確定度分析相同，其擴(kuò)展不確定度為：

，? （）

4.5紋波電壓測量不確定度分析

主要包括（測量10mV點(diǎn)），上級標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度引入的不確定度，年允許最大誤差引入的不確定度，測量重復(fù)性引入的不確定度。

紋波電壓測量擴(kuò)展不確定度為：

（）

5.結(jié)束語

本方案采用國內(nèi)先進(jìn)的直流電子負(fù)載、數(shù)字多用表、寬頻帶示波器組成檢測校準(zhǔn)裝置，具有標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備少，易于攜帶，技術(shù)指標(biāo)高，適用性廣的優(yōu)點(diǎn)技術(shù)指標(biāo)和測量范圍完全覆蓋被檢設(shè)備技術(shù)指標(biāo)，其測量不確定度可以達(dá)到被檢設(shè)備各項(xiàng)參數(shù)技術(shù)指標(biāo)的1/4以上，滿足國軍標(biāo)GJB5109-2004裝備計(jì)量保障通用要求（檢測和校準(zhǔn)）的規(guī)定。綜上所述，本方案建立的直流穩(wěn)壓電源測量標(biāo)準(zhǔn)，方案可行，技術(shù)指標(biāo)高，完全滿足校準(zhǔn)需求。

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