靜電腕帶/腳盤測(cè)試儀校準(zhǔn)不確定度評(píng)定探討

徐曉光 胥蓓

東華計(jì)量測(cè)試研究院 江西南昌 330029

靜電腕帶/腳盤測(cè)試儀是測(cè)試防靜電腕帶及防靜電鞋與人體接觸是否良好可靠的測(cè)試儀器。它主要對(duì)靜電放電進(jìn)行有效控制，以使電子元器件免受靜電危害，防止靜電放電造成電子元器件產(chǎn)品功能失效與可靠性下降。因此對(duì)靜電腕帶/腳盤測(cè)試儀進(jìn)行校準(zhǔn)就顯得尤其必要，本文討論的校準(zhǔn)是用高壓高祖箱做為標(biāo)準(zhǔn)器對(duì)靜電腕帶/腳盤測(cè)試儀進(jìn)行校準(zhǔn)的，對(duì)校準(zhǔn)過程的不確定度進(jìn)行分析。希望能與同行探討[1]。

1 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)名稱：GZX-92型高壓高阻箱

（1）標(biāo)準(zhǔn)器測(cè)量范圍：電阻：100Ω～100GΩ；電壓（0～5000）V；（2）標(biāo)準(zhǔn)器準(zhǔn)確度：MPE：電阻±（0.1%～2%）；電壓±1%。

2 測(cè)量方法

依據(jù)JJF（電子）31502-2010《靜電腕帶/腳盤測(cè)試儀校準(zhǔn)規(guī)范》，采用標(biāo)準(zhǔn)電阻器法用高壓高阻箱對(duì)靜電腕帶/腳盤測(cè)試儀進(jìn)行校準(zhǔn)。并對(duì)校準(zhǔn)過程中引入的不確定度分量，進(jìn)行分析。

2.1 校準(zhǔn)規(guī)范對(duì)被校測(cè)試儀的計(jì)量性能要求

（1）腕帶測(cè)試電阻

低端電阻≤750KΩ，最大允許誤差：±10%

高端電阻>10MΩ，最大允許誤差：±10%

2.2 校準(zhǔn)規(guī)范對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器的計(jì)量性能要求：

（2）可調(diào)式標(biāo)準(zhǔn)電阻箱

測(cè)量范圍：0.1 MΩ～200 MΩ 允差極限±3%

3 數(shù)字模型、方差和傳播系數(shù)

式中：RX—被校靜電腕帶/腳盤測(cè)試儀的讀數(shù)

RN—GZX-92高壓高阻箱的讀數(shù)

依照公式：uc2(y)=∑(αf/αxi)2u2(xi)

由（1）式得到：

方差：uc2=c2(RX)·u2(RX)+c2(RN)·u2(RN)

傳播系數(shù)：c(RX)=1，c(RN)=-1.

4 不確定度分量分析評(píng)定

（1）標(biāo)準(zhǔn)器示值年變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1

由GZX-92高壓高阻箱使用說明書得，750kΩ點(diǎn)年變化允許誤差為2×10-3，屬均 勻分布，故：u1=2×10-3/

由GZX-92高壓高阻箱使用說明書得， 10MΩ點(diǎn)年變化允許誤差為2×10-3，屬均勻分布，故：u1=2×10-3/

由GZX-92高壓高阻箱使用說明書得， 35MΩ點(diǎn)年變化允許誤差為2×10-3，屬均勻分布，故：u1=2×10-3/

（2）標(biāo)準(zhǔn)器示值的校準(zhǔn)誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2

由上級(jí)單位對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器750kΩ點(diǎn)檢定給出的不確定度為5×10-4，屬均勻分布，故：u2=5×10-4/

由上級(jí)單位對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器10MΩ點(diǎn)檢定給出的不確定度為5×10-4，屬均勻分布，故：u2=5×10-4/

由上級(jí)單位對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器35MΩ點(diǎn)檢定給出的不確定度為1×10-3，屬均勻分布，故：u2=1×10-3/

（3）測(cè)量重復(fù)性的不確定度u3

根據(jù)SL-031型靜電腕帶/腳盤測(cè)試儀實(shí)驗(yàn)得，750kΩ點(diǎn)測(cè)量不確定度分析，測(cè)量6次，分別為750kΩ、750kΩ、750kΩ、750kΩ、740kΩ、750kΩ，Sn=4kΩ,

Sn=5×10-3, 實(shí)際校準(zhǔn)的測(cè)量結(jié)果只取1次讀數(shù)，此項(xiàng)不確定度為A類評(píng)定，故：u3=5×10-3。

根據(jù)SL-031型靜電腕帶/腳盤測(cè)試儀實(shí)驗(yàn)得，10MΩ點(diǎn)測(cè)量不確定度分析，測(cè)量6次，分別為10.0MΩ、10.0MΩ、9.9MΩ、9.9 MΩ、9.9 MΩ、9.9MΩ，Sn=0.052MΩ，Sn=5.2×10-3，實(shí)際校準(zhǔn)的測(cè)量結(jié)果只取1次讀數(shù)，此項(xiàng)不確定度為A類評(píng)定，故： u3=5.2×10-3。

根據(jù)SL-031型靜電腕帶/腳盤測(cè)試儀實(shí)驗(yàn)得，35MΩ點(diǎn)測(cè)量不確定度分析，測(cè)量6次，分別為35.1MΩ、35.1MΩ、35.2MΩ、35.1MΩ、35.2 MΩ、35.1MΩ，Sn=0.052MΩ,Sn=1.5×10-3，實(shí)際校準(zhǔn)的測(cè)量結(jié)果只取1次讀數(shù)，此項(xiàng)不確定度為A類評(píng)定，故：u3=1.5×10-3。

5 合成不確定度

6 擴(kuò)展不確定度：

取置信水平為95%，則k=2

以上是以電阻750kΩ、10MΩ、35MΩ點(diǎn)為例來進(jìn)行不確定分析的，其他量程的不確定分析步驟和方法與其相同。

7 測(cè)量范圍測(cè)量不確定度一覽表

校準(zhǔn)點(diǎn) 不確定度分量 uc Urel（k=2）u1 u2 u3 0.1MΩ～10MΩ 1.2×10-3 2.9×10-4 5×10-3 5.1×10-3 1.1×10-2 10MΩ～100MΩ 1.2×10-3 5.8×10-4 3×10-3 3×10-3 1.0×10-2 100MΩ～200MΩ 5.6×10-3 1.2×10-3 2.3×10-3 7×10-3 1.4×10-2

8 結(jié)語

本文通過簡(jiǎn)單介紹了用高阻箱校準(zhǔn)靜電腕帶／腳盤測(cè)試儀過程中有哪些不定度分量，并對(duì)這些分量逐個(gè)精心分析并合成最后的擴(kuò)展不確定度[2-3]。介紹了不確定度評(píng)定在校準(zhǔn)過程的應(yīng)用，希望能起到“拋轉(zhuǎn)引玉”的作用，希望與同行交流，探討。