數顯表面電阻測量儀測量誤差的不確定度評定

李凡 關越 李慶斌

【摘要】 表面電阻測試儀是測試物體表面電阻值的一種儀器，多用于微電子、醫藥、航空航天、精密機械等領域，具有使用簡單，攜帶方便等特點。本文介紹了表面電阻測量儀電阻誤差和電壓誤差的不確定度評定方法，給出了實例。

【關鍵詞】 表面電阻測量儀;不確定度;電阻誤差;電壓誤差

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2020.06.015

Abstract： The surface resistance tester is an instrument for measuring the surface resistance of an object，which is mainly used in microelectronics，medicine，aerospace，precision machinery and other fields. It is easy to use and carry. This paper introduces the uncertainty evaluation method of resistance error and voltage error of surface resistance measuring instrument， and gives the example.

Key words： surface resistance tester;uncertainty;resistance error;voltage error

表面電阻測量儀是用于測量防靜電物體（例如：防靜電服、工作臺面、實驗室地面等）表面電阻的專用類儀器，測試電壓一般分為250 V、100 V、10 V等。表面電阻測量儀通常采用兩端法，即對被測物體表面電極間電阻進行測量，從而確定物體的表面電阻值。

1 概述

檢測表面電阻測量儀的依據是JJF 1285-2011《表面電阻測試儀校準規范》，測量時通常要進行電阻基本誤差和開路電壓誤差的測量，其測量環境條件基本相同，要求符合環境溫度（20±5） ℃、相對濕度40%～60%、電源電壓變化不超過額定電壓的±10%等條件。

測量電阻基本誤差和開路電壓誤差所用的主要標準器分別是標準高阻箱和六位半（及以上）數字多用表，配套設備包括屏蔽裝置、測試線等。

電阻基本誤差的測量方法：按照圖1連接儀器，需要注意的是，應使用被測儀器原配的測試線纜，電極需放置在屏蔽裝置上。逐漸調節標準高阻箱的電阻值，讀取被測儀器的顯示值。

開路電壓誤差的測量方法：被測儀器處于測量狀態下，對開路電壓進行測量，讀取數字多用表的示值作為實測值。

2 標準不確定度的分析與評定

2.1電阻基本誤差

2.1.1 數學模型及不確定度傳播率

其中，R為被測儀器顯示值;R0為標準高阻箱讀數，δ為誤差。

2.1.2 標準不確定度的評定

2.1.2.1 A類標準不確定度分量

采用100 kΩ測量點作為示例，根據筆者從業經驗，被測儀器通常情況下重復性均較好，對最佳儀器測量時，測量結果甚至可能沒有離散現象。

2.1.2.2 B類標準不確定度分量u（R）

由于儀器的測量重復性較為理想，此時應采用讀數分辨力進行標準不確定度的評定。被測儀器的分辨力為0.1 kΩ，半寬為0.05 kΩ，服從均勻分布，用B類標準不確定度評定：

2.1.2.3 B類標準不確定度分量u（R0）

標準高阻箱100 kΩ電阻點的準確度等級為0.2級，服從均勻分布，則：

2.1.3 標準不確定度匯總表

2.1.4 合成不確定度的評定

可以認為上述標準不確定度分量是相互獨立的，彼此不相關，

2.1.5 擴展不確定度

2.2 開路電壓誤差

2.2.1 數學模型及不確定度傳播率

其中，U為被測儀器標稱值;U0為數字多用表的實測值;δU為電壓誤差。

2.2.2 標準不確定度的評定

2.2.2.1 A類標準不確定度分量

采用10 V電壓作為示例，根據筆者從業經驗，被測儀器通常情況下重復性均較好，對最佳儀器測量時，測量結果甚至可能沒有離散現象。

2.2.2.2 B類標準不確定度分量u（U）

由于儀器的測量重復性較為理想，此時應采用讀數分辨力進行標準不確定度的評定。被測儀器的分辨力為0.1 V，半寬為0.05 V，服從均勻分布，用B類標準不確定度評定：

2.2.2.3 B類標準不確定度分量u（U0）

10 V量程時，數字多用表的MPE為±0.1%，服從均勻分布，則：

2.2.3 標準不確定度匯總表

2.2.4 合成不確定度的評定

可以認為上述標準不確定度分量是相互獨立的，彼此不相關，則：

2.2.5 擴展不確定度

【參考文獻】

[1] 孫天瑜，馬駿，劉延博，等.泄露電流測試儀測量結果不確定度評定[J].品牌與標準化，2020（5）：30-32.

[2] 汪麗萍.回路電阻測試儀示值誤差測量結果的不確定度評定[J].中國計量，2020（2）：119-121.

[3] 倪玉才.實用測量不確定度評定[M].北京：中國質檢出版社，2016.

[4] 表面電阻測試儀校準規范：JJF 1285-2011[S].

【作者簡介】

李凡（1983-），男，高級工程師，學士，研究方向為計量檢測技術、不確定度的理論分析與實際應用。

關越（1980-），男，工程師，學士，研究方向為為計量技術。

李慶斌（1987-），男，工程師，碩士，研究方向為為計量檢測技術研究及計量管理。