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浅谈福禄克55XX系列校准器的五项校准方法

浅谈福禄克55XX系列校准器的五项校准方法

为了校准5500A、5502A、5520A、5522A等型号多产品校准器的交直流电压、交直流电流和电阻五项主要功能,使用的标准设备必须满足校准不确定度比率的要求,即被校仪器的不确定度与校准标准的不确定度之比率TUR至少大于 4:1 或者 3:1。

本文对这五项校准的测量不确定度的要求进行了讨论分析了使用不同标准设备时的校准不确定度和不确定度比率。分析表明,要完成这五项功能的校准,需要8508A高精度数字多用表,A40B精密分流器,5790A交流电压测量标准或者其他类似的标准仪器;在直流电压和电阻的几个校准调整点还需要应用校准边界保证(Guardbanding)技术或者使用其他的测量仪器。


一、引言

在直流低频电学校准实验室,多产品校准器发挥着重要作用,其中,美国福禄克公司的55XX系列多产品校准器是应用最广泛的校准器。计量人员用它们检定各类仪表,例如数字多用表,功率表,欧姆表,开关板表,记录仪,钳形表,示波器,热工仪表等等。使用一台这种校准器就可以承担一个小型的校准实验室的大部分校准负载。为了保证对量值的溯源性,保证校准质量,这些校准器本身也需要定期校准溯源。 这些校准器功能多,量程宽,驱动能力强,校准溯源要求也比较高。如何可靠地校准这些校准器,保证可靠地量值溯源性,是一项技术性很强的工作。目前国内各有些校准实验室在校准这些校准器的工作中,还存在一些问题。有时候,其校准不确定度并不能满足技术要求。本文对这些问题做了分析,并提出了解决方法。

二、存在的问题

校准仪器时,有一个最基本的要求,就是要求被校仪器的不确定度远大于校准标准的不确定度。它们之间的比率称为不确定度比率TUR。一般要求TUR至少大于 4:1 或者 3:1。达到要求,可以开展校准或检定;达不到要求,只能进行仪器间的比对测量。

ISO 17025 明确要求校准结果要报告测量(校准)不确定度,校准实验室或测试实验室做所有校准测量时,应该拥有并使用固定的程序来评估测量不确定度。中国国家实验室认可委员会 CNAS-CL07:2011《测量不确定度的要求》,要求切实执行 ISO17025,在校准结果中逐点正确报告校准不确定度。报告不确定度就是要说明在各项校准工作中,实验室的校准能力是否达到要求,保证校准质量。

福禄克55XX系列校准器,包括5500A,5502A, 5520A, 5522A等多产品校准器,在国内已有近两千台,服务于各级计量校准实验室以及研究机构。对于多产品校准器本身的量值溯源,一直是个比较困难的问题。由于目前我们国家还没有出台这些校准器的检定规程或校准规范,国内各校准实验室在校准这些校准器时,校准的方法不同,使用的标准仪器也不同,校准的水平也相差很大。

例如,下面是某校准实验室校准5502A的校准证书的一部分:

标准名称:高精度电压、电流、电阻测量标准装置

浅谈福禄克55XX系列校准器的五项校准方法

从上面证书摘录内容可以看出,这个《高精度电压、电流、电阻测量标准装置》实际上是福禄克高精度数字电压表8508A。列出的扩展不确定度是8508A的一年总不确定度,置信度为 95%。但是,在这份校准证书中,每个测量功能只给出了一个测试点的扩展不确定度,也是该测量功能的最优不确定度。用户无法得知这个测量标准在其他测量点的不确定度,更无法知道在其它各个测试点是否都满足不确定度比率的要求。可以说,这种校准不确定度的报告方式不满足国家规定,也不能满足用户的要求。正确的报告方式应该全面地满足有关规定,逐个测试点报告校准不确定度。

目前,中国计量院等国家级标准计量机构已经开始在校准证书中逐点报告校准不确定度了,并且此工作已经开展了几年。今后,国家对整个计量活动的要求更加严格,对标准器等级要求也会更高更严谨了。
山不在高,有仙则名;水不在深,有龙则灵。
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