一種15A以內直流穩壓電源檢定標準裝置的研究

張婷　張文博　劉意

摘要：為滿足15A以內直流穩壓電源的檢定需要，設計該標準裝置。文章介紹了新建標準裝置的結構和工作原理、技術特點等。對測量不確定度、重復性、穩定性進行實驗驗證。

關鍵詞：直流穩壓電源;標準裝置;測量不確定度;重復性;穩定性

中圖分類號： TP311? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）01-0244-03

Abstract： To meet the need for DC regulated voltage power supply verification， established the standard device.This paper introduces the new structure，working principle， main technical characteristics of the standard device，and provides experiments to verify the uncertainty and repeatability and stability of the standard device .

Key words： DC regulated voltage power supply; standard device; uncertainty;stability; repeatability

《計量法》規定，企事業單位有實際需要，即可自行決定建立相適應的計量標準，其建立的各項最高計量標準，都要依法考核合格，才有資格進行量值傳遞。依據JJG（軍工） 77—2015《直流穩壓電源檢定規程》，本文設計了一套能完成15A以內直流穩壓電源檢定工作的計量標準裝置，并對該計量標準裝置可測量的直流電壓、直流電流、紋波電壓三個參數的測量不確定度、重復性、穩定性進行分析，以直流電壓參數為例，進行相關實驗、計算。

1 15A以內直流穩壓電源檢定標準裝置結構及工作原理

根據JJG（軍工） 77—2015《直流穩壓電源檢定規程》規定，對一臺直流穩壓電源的檢定包括直流電壓示值、直流電流示值、紋波電壓、負載調整率、電源電壓調整率等多個項目。該套檢定裝置設計使用FLUKE公司的8508A八位半高精度標準數字多用表作為主標準器，其最高可測量電流為20A，符合使用要求。配套設備為泰克的TDS3052示波器和Chroma的電子負載以及調壓器、連接線。

該套裝置的工作原理是將被檢電源加電預熱，完后分別按被檢項目的要求與8508A數字多用表、電子負載、TDS3052示波器和調壓器進行正確的連接，用直接測量法進行檢測，從8508A數字多用表上直接讀出直流電壓、電流的數值，從TDS3052示波器上讀出紋波電壓的數值。負載調整率、電源電壓調整率由計算后得出。有關工作原理圖如下圖1、圖2。

2 主要技術特點

2.1 測量不確定度評定

本檢定裝置需對直流電壓、直流電流、紋波電壓三個參數分別進行測量不確定度的評定。評定時應考慮由重復性測量三個參數所引入的不確定度分量、由上級標準引入的不確定度、由標準器8508A數字多用表和TDS3052示波器引入的不確定度分量以及由8508A和TDS3052的分辨力引入的不確定度分量。當重復性引入的不確定度分量大于分辨力引入的不確定度分量時，可以不考慮分辨力所引入的不確定度分量，反之則應該用分辨力引入的不確定度分量代替重復性分量。

2.1.1 直流電壓測量不確定度評定

實驗：

選取安捷倫公司的N6705B型號某電源，評定該檢定裝置測量不確定度范圍的上限，評定過程如下。

2.2 重復性考核

在JJF1033-2016《計量標準考核規范》中，用"檢定或校準結果的重復性"代替了原規范的"計量標準的重復性"，進一步明確了檢定或校準結果的重復性試驗方法要求，使用重復性測量條件下所得檢定或校準結果的分散性定量地表示。檢定結果的重復性用觀測值平均值的實驗標準偏差[snx]表征，并且其應小于計量標準的合成標準不確定度的三分之二。以直流電壓參數為例進行實驗。

實驗：

取安捷倫公司的N6705B型號某電源的直流電壓10V點作為典型點，用該裝置在短時間內用測量標準重復觀測10次，得到10個觀測值，測量結果如表1。

2.3 穩定性考核

計量標準穩定性是計量標準保持其計量特性隨時間恒定的能力。依據JJF（軍工）5-2014《國防軍工計量標準器具考核規范》國防軍工計量標準器具考核規范主標準器和配套設備應當正常運行半年以上，并考查計量標準器具的重復性及穩定性;應對計量標準能測量的每種參數進行穩定性考核。計量標準的穩定性用實驗標準偏差[snx]定量表征，計量標準的穩定性應小于標準合成不確定度。按公式 [sm=i=1m[（Xn）i-Xm]2/（m-1）]計算。以直流電壓參數為例進行實驗。

實驗：

選取安捷倫公司的N6705B型號某電源的直流電壓10V點作為典型點，每隔1個月觀一次數，測量結果如表2。

2019.1.22[（Xn）1=10.0015]V

2019.2.22 [（Xn）2=10.0015]V

2019.3.22 [（Xn）3=10.0015]V

2019.4.22 [（Xn）4=10.0015]V

2019.5.22 [（Xn）5=10.0015]V

2019.6.21 [（Xn）6=10.0014]V

[Xm=10.0015]V

[sm=i=1m[（Xn）i-Xm]2/（m-1）? ][=7.0×10-5]V

已知標準合成不確定度[uc=9.3×10-5]V， [sm]<[uc]，則該裝置的穩定性達標。

3 總結

本文設計了一種用于檢定15A以內直流穩壓電源的標準裝置，并對其測量不確定度、重復性、穩定性進行實驗、考核，在相關工作中具有實際的參考價值。

參考文獻

[1] JJG（軍工） 77—2015《直流穩壓電源檢定規程》

[2] JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》

[3] JJF（軍工）5—2014《國防軍工計量標準器具考核規范》

[4] JJF1033-2016《計量標準考核規范》

[5] JJF（軍工）3—2012《國防軍工計量標準器具技術報告編寫要求》

【通聯編輯：唐一東】