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FLUKE5700A校准器的检定与校准

FLUKE5700A校准器的检定与校准

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2.1 不确定度
在以往的仪器不确定技术指标中,其技术说明书仅仅给出了准确度的技术指标,并没有时间限制。实际上对于这些技术指标只能看作仪器的最大允许误差极限,并且贯穿于仪器的使用寿命周期,在仪器使用的任何时间都应该满足这一技术指标的要求,否则,认为该仪器超差,需要调整、修理、校准。
FLUKE5700A/5725A多功能校准器在不确定度技术指标表述时引入了绝对不确定度和相对不确定度的概念,同时,也给出了不确定度的时间限制。
技术指标中的相对不确定度是为了扩大、拓宽、增强仪器的应用范围而确定的,不包括校准标准的不确定度。它主要反映了仪器自身的稳定性、漂移特性和对校准标准的跟踪能力。FLUKE5700A/5725A多功能校准器给出了24 h、90 d、温度范围正负1 ℃、置信度99%的条件下的相对不确定度指标。对直流电压220 mV点的90 d的相对不确定度指标为(2.5×0.22 0.4)×10-6=0.95 μV,其意义为在置信度99%,校准后90 d内, 温度范围正负1 ℃, FLUKE5700A/5725A多功能校准器的直流电压在220 mV点的不确定度与校准的标准相比为0.95 μV。如果使用条件满足校准时间和环境温度的要求,可以使用24 h和90 d的相对不确定度指标,比绝对不确定度的指标更高。
绝对不确定度是相对不确定度和校准标准不确定度的和,包括稳定性、温度影响因素、线性、传输线和负载调整,以及对校准标准的溯源能力等因素的影响。FLUKE5700A/5725A多功能校准器应用FLUKE原器校准技术和推荐的校准标准:732A 参考电压标准、742-1Ω标准电阻器和742-10 kΩ标准电阻器,对应于FLUKE5700A/5725A多功能校准器的技术指标。
  FLUKE5700A/5725A多功能校准器给出了24 h、90 d、一年内温度范围正负5 ℃、置信度99%的条件下的绝对不确定度的指标,对直流电压220 mV点一年的绝对不确定度指标为:(9×0.22 0.5)×10-6=2.48 μV, 对直流电压220 mV点90天的绝对不确定度指标为:(7×0.22 0.5)×10-6=2.04 μV。在该条件下FLUKE5700A/5725A多功能校准器在直流电压220 mV点的输出电压的不确定度为2.48 μV 和2.04 μV。
2.2 漂移量
漂移量的计算公式为:
1.000 000×(最近的参考值-以前的参考值)/以前的参考值=漂移量(10-6)
1.000 000×(校准检查值-最近的参考值)/最近的参考值=漂移量(10-6)
5700A/5725A随量程的不同计算出某一点的漂移量,在直流电压输出的例子中,每个量程都列出了 FS和-FS两点, FS参照量程的正满度值,-FS参照量程的负满度值。例如对于220 mV量程来说, FS表示 220 mV直流电压,-FS表示-220 mV直流电压。这些点都是用于计算满度偏移量的。
校准期间的零输出偏移量:例如220 mV的正向零点,从以前校准时的 0.00 000 mV改变到最近校准时的-0.000 20 mV,如果已经贮存这个校准数据,那么在220 mV量程上的所有正向输出都将增加0.000 20 mV。
  象零偏移量一样,5700A/5725A也计算出在这两种校准之间满度点的偏移量值。例如:在220 mV量程上, FS点从过去校准的220.000 00 mV变成最近校准的199.999 15 mV(220.000 00-0.00 085=199.999 15)。用百万分之一(10-6)表示:据公式偏移量=1.000 000×(满度偏移量/量程满度测试点),在220 mV量程上 FS的满度偏移量为-0.000 85 mV,代入,则偏移量=1.000 000×(-0.000 85 mV/ 220 mV)=-3.86×10-6。在式样输出中表示-3.87×10-6,由于受分辨率的限制引起的重复误差有0.01×10-6,对内部计算来说,5700A/5725A 重复误差恒大于分辨率。
满度偏移包括检查满度点中源的所有偏移,包括增益偏移分量和零点偏移分量。要确定满度偏移的增益分量,就要从满度偏移中减去零点偏移。如:
对220 mV量程上-FS点,总偏移量= 0.000 47 mV,零偏移分量=-0.000 17 mV,增益
偏移分量= 0.000 64 mV,因为总偏移分量-零偏移分量=满度增益分量,即 0.000 47 mV-(-0.000 17 mV)= 0.000 64 mV。
开始检查5700A/5725A的不确定度时,在手动中指定利用校准时间分类,如在2.2 V总的分类不确定度为6.55×10-6。
关于满度偏移的分类百分比,公式为偏移(%分类)=100×(满度偏移/分类)。例如,220 mV量程中,满度偏移-3.87×10-6,分类10.41×10-6,所以偏移=100×(-3.87×10-6/10.41×10-6)=分类的-37.18%。
对交流输入来说,在测试点标题下的那一栏和直流输入有些不同。对于低频,FS指5700A/5725A计算的满度点的偏移量,这里不是应用的平滑修正常数,这个偏移量为量程增益常数中的变化结果(对AC输出没有零漂移补偿)。在计算不确定度时,5700A/5725A是利用1kHz频率中的满度数量。
如:在低频中,2.2VAC量程上的FS点从过去校准的2.200 000 V改变为最近校准的2.199 982 V。
在测试点论述频率时,在哪个频率,就计算这个频率输出的偏移。由于平滑修正输出的偏移受变化量的影响,这种仪器是在利用满度点计算不确定度,并在测试点栏中列出频率。如2.2 V量程上,50 kHz点从过去校准的2.200 000 mV变到最近校准的2.199 983 mV,即2.200 000-0.000 017=2.199 983。
原器校准技术和内部自校准技术是计量校准技术的又一进展,这种技术在仪器外部采用少量的几个校准标准,内部设计相应的方法和操作程序,使之能够使用选定的标准输入值,对仪器内部所有功能和量程的技术指标实现校准和测试。
FLUKE5700A/5725A多功能校准器采用贮存和软件修正技术,补偿仪器的每一个量程的增益和零点的误差,实现了仪器的不开壳校准,大大简化了校准过程,易于实现自动化检定校准。靠原器校准技术和内部自校准技术的FLUKE5700A/5725A多功能校准器可以在使用地点,随时进行自我校准,完成溯源,使技术指标达到最优。

3 结束语
随着技术的发展和完善,仪器技术指标的定义也越来越完善。正确理解仪器技术指标对于仪器的正确、合理使用,准确的计量检定校准测试,具有重要意义。同时也对检定校准人员提出了更高的要求。只有对这类仪器的技术指标进行研究、对检定校准方法进行探讨、更新,才能更好的满足计量工作的发展需要。

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