低頻電場(chǎng)測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)規(guī)范

低頻電場(chǎng)測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)規(guī)范編制說(shuō)明2023年03月

一、任務(wù)來(lái)源根據(jù)市場(chǎng)監(jiān)管總局辦公廳關(guān)于下達(dá)《2022年國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范制修訂和宣貫計(jì)劃》（市監(jiān)計(jì)量函【2021】2109號(hào)），由全國(guó)電磁計(jì)量技術(shù)委員會(huì)歸口管理，中國(guó)測(cè)試技術(shù)研究院、中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院、中國(guó)電力科學(xué)研究院為主要起草單位，北京無(wú)線電計(jì)量測(cè)試研究所、遼寧省計(jì)量科學(xué)研究院、山東省計(jì)量科學(xué)研究院為參加單位負(fù)責(zé)制定國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范《低頻電場(chǎng)測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)規(guī)范》。二、編制的必要性生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)是生態(tài)環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)，是生態(tài)文明建設(shè)的重要支撐。低頻電場(chǎng)測(cè)量?jī)x用于低頻電場(chǎng)環(huán)境的監(jiān)測(cè)，應(yīng)用領(lǐng)域包括：勞動(dòng)保護(hù)，職業(yè)病防治，環(huán)境檢測(cè)，環(huán)境衛(wèi)生等。使用低頻電場(chǎng)測(cè)量?jī)x對(duì)電場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，測(cè)量結(jié)果再按《GB8702-2014電磁環(huán)境控制限值》的要求，對(duì)被測(cè)環(huán)境進(jìn)行是否超限值的評(píng)價(jià)，為了保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，環(huán)境評(píng)價(jià)正確，需對(duì)其進(jìn)行有效量值溯源。目前我國(guó)沒(méi)有相關(guān)的計(jì)量技術(shù)規(guī)范，開展低頻電場(chǎng)測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)的計(jì)量機(jī)構(gòu)，一般都是參照《GB/T12720工頻電場(chǎng)測(cè)量》、《DL/T988高壓交流架空送電線路、變電站工頻電場(chǎng)和磁場(chǎng)測(cè)量方法》等檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的附錄部分來(lái)開展校準(zhǔn)工作，這些參考標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，且都只著重于工頻下的電場(chǎng)強(qiáng)度，不能滿足環(huán)境監(jiān)測(cè)低頻范圍測(cè)量的需求。目前國(guó)外已有標(biāo)準(zhǔn)《IEC61786-1-2013關(guān)于人體暴露于1Hz至100kHz直流電磁場(chǎng)、交流電磁場(chǎng)及交流電場(chǎng)的測(cè)量.第1部分:測(cè)量?jī)x器的要求》，該標(biāo)準(zhǔn)也存在校準(zhǔn)過(guò)程描述不規(guī)范，部分影響量沒(méi)有涉及等問(wèn)題。為了加強(qiáng)低頻電場(chǎng)測(cè)量?jī)x質(zhì)量控制與管理，保證量值溯源準(zhǔn)確可靠，制定低頻電場(chǎng)測(cè)量?jī)x的校準(zhǔn)規(guī)范十分必要。三、編制過(guò)程1、各階段工作（1）2022年7月，全國(guó)電磁計(jì)量技術(shù)委員會(huì)下發(fā)了《國(guó)家計(jì)量技術(shù)法規(guī)制定/修訂計(jì)劃立項(xiàng)通知》低頻電場(chǎng)測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)規(guī)范編制工作組正式成立。調(diào)研被測(cè)設(shè)備的主要生產(chǎn)廠家和主要型號(hào)，調(diào)研校準(zhǔn)所用標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備。（2）2022年8月～12月，試驗(yàn)選取此類被測(cè)樣品的典型型號(hào)，確定各個(gè)技術(shù)性能指標(biāo)，研究校準(zhǔn)方法，進(jìn)行性能指標(biāo)的試驗(yàn)和不確定度評(píng)定，編制試驗(yàn)報(bào)告和編制說(shuō)明，形成校準(zhǔn)規(guī)范初稿。初稿報(bào)送全國(guó)電磁計(jì)量技術(shù)委員會(huì)后，委員會(huì)對(duì)《低頻電場(chǎng)測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)規(guī)范》進(jìn)行了函審工作，反饋意見(jiàn)及處理情況如表1：表1初稿函審意見(jiàn)及處理情況序號(hào)反饋意見(jiàn)處理情況1規(guī)范中被校場(chǎng)強(qiáng)上限僅到10kV/m，偏小，建議重新確定測(cè)量范圍。采納。測(cè)量范圍擴(kuò)展到100kV/m2低頻電磁場(chǎng)分析儀通常具有電場(chǎng)和磁場(chǎng)測(cè)量功能，建議電場(chǎng)磁場(chǎng)合并編寫不采納，現(xiàn)已有《JJG1049-2009弱磁場(chǎng)交變磁強(qiáng)計(jì)檢定規(guī)程》《GB/T40661-2021工頻磁場(chǎng)測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)規(guī)范》能滿足低頻磁場(chǎng)強(qiáng)度校準(zhǔn)需求3建議增加對(duì)平行板電場(chǎng)裝置屏蔽措施的要求，考慮人員安全和計(jì)量準(zhǔn)確性采納，在規(guī)范中體現(xiàn)人員、其他設(shè)備安全距離（3）2022年12月7日，全國(guó)電磁計(jì)量技術(shù)委員會(huì)組織的“制定《低頻電場(chǎng)測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)規(guī)范》啟動(dòng)會(huì)暨研討會(huì)在線上召開。與會(huì)代表經(jīng)過(guò)認(rèn)真研究，在充分討論的基礎(chǔ)上達(dá)成了一致意見(jiàn)，提出了以下主要修改意見(jiàn)：現(xiàn)采用初稿格式有誤，采用2022版校準(zhǔn)規(guī)范格式進(jìn)行編寫；“術(shù)語(yǔ)和計(jì)量單位”表述不規(guī)范，另外增加“頻率特性”的描述；“計(jì)量特性”條款，頻率范圍與電場(chǎng)強(qiáng)度描述不準(zhǔn)確。將工頻下的電場(chǎng)強(qiáng)度范圍和非工頻下的電場(chǎng)強(qiáng)度范圍分別進(jìn)行規(guī)定；環(huán)境條件相對(duì)濕度修改為≤80%RH；明確高壓狀態(tài)下的安全距離；“計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具”條款規(guī)定平行板裝置的尺寸。添加附錄，在該附錄中對(duì)其他形式的平行板結(jié)構(gòu)和尺寸進(jìn)行說(shuō)明；“計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具”條款，明確所使用的激勵(lì)電源的頻率范圍、電壓范圍等參數(shù)指標(biāo)；“校準(zhǔn)項(xiàng)目”條款表格中的備注內(nèi)容說(shuō)明出處；“外觀及工作正常性檢查”修改為“校準(zhǔn)前準(zhǔn)備”條款?！案戒汣不確定度評(píng)定示例”部分，不確定度部分影響量使用自身場(chǎng)擾動(dòng)可忽略的小型傳感器進(jìn)行評(píng)估。四、編寫原則和主要內(nèi)容1、編寫原則本規(guī)范為首次制定，制定過(guò)程中嚴(yán)格按照J(rèn)JF1071《國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》、JJF1001《通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義》、JJF1059.1《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》進(jìn)行編制，并與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)統(tǒng)一。2、主要內(nèi)容按照國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編制要求，本規(guī)范內(nèi)容結(jié)構(gòu)上共分為九章，分別是第一章范圍、第二章引用文件、第三章術(shù)語(yǔ)和計(jì)量單位、第四章概述、第五章計(jì)量特性、第六章校準(zhǔn)條件、第七章校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法、第八章校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)及第九章復(fù)校時(shí)間間隔、附錄A電場(chǎng)測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)不確定度評(píng)定示例、附錄B校準(zhǔn)原始記錄格式、附錄C校準(zhǔn)證書內(nèi)頁(yè)格式、附錄D平行板電場(chǎng)裝置結(jié)構(gòu)、尺寸及其他要求。五、編制說(shuō)明1、調(diào)研和編制情況根據(jù)任務(wù)需求，規(guī)范編寫組調(diào)研了國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的各種低頻電場(chǎng)測(cè)量?jī)x的技術(shù)性能和使用情況，對(duì)國(guó)內(nèi)開展低頻電場(chǎng)測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)的主要技術(shù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)調(diào)研，查閱了相關(guān)文獻(xiàn)資料，與生產(chǎn)廠家進(jìn)行了咨詢和討論，梳理了低頻電場(chǎng)測(cè)量?jī)x的技術(shù)指標(biāo)和校準(zhǔn)方法，規(guī)定了校準(zhǔn)的范圍、計(jì)量性能要求、校準(zhǔn)方法、校準(zhǔn)項(xiàng)目、校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)、復(fù)校時(shí)間間隔等方面的內(nèi)容。國(guó)內(nèi)外主要產(chǎn)品及技術(shù)指標(biāo)如下表2：表2主要低頻電場(chǎng)測(cè)量?jī)x的技術(shù)指標(biāo)型號(hào)生產(chǎn)廠家頻率范圍電場(chǎng)強(qiáng)度LF-04北京森馥科技股份有限公司1Hz～400kHz5mV/m~100kV/mRJ-5建德市梅城高頻電磁儀器廠30Hz～2kHz1V/m~20kV/mEHP-50F德國(guó)Narda1Hz～400kHz5mV/m~100kV/mWP400西班牙WAVECONTROL1Hz～400kHz1V/m~100kV/m從上表可知，市面上主要的低頻電場(chǎng)測(cè)量?jī)x的計(jì)量特性主要是不同頻率下的電場(chǎng)強(qiáng)度。本次制定的低頻電場(chǎng)測(cè)量?jī)x的計(jì)量特性的頻率范圍為1Hz～100kHz，電場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量范圍1V/m～100kV/m?，F(xiàn)已發(fā)布有《JJF1884-202010kHz～100MHz電磁場(chǎng)探頭校準(zhǔn)規(guī)范》，兩個(gè)規(guī)范在10kHz～100kHz頻段重疊，但有以下區(qū)別：（1）兩個(gè)規(guī)范校準(zhǔn)對(duì)象傳感器結(jié)構(gòu)不同。《低頻電場(chǎng)測(cè)量?jī)x校準(zhǔn)規(guī)范》校準(zhǔn)對(duì)象為懸浮體型電場(chǎng)測(cè)量?jī)x，其傳感器通過(guò)測(cè)量引入到被測(cè)電場(chǎng)的一個(gè)孤立導(dǎo)體的兩部分之間的感應(yīng)電流和感應(yīng)電荷來(lái)確定電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，類似于電容結(jié)構(gòu)；《JJF1884-202010kHz～100MHz電磁場(chǎng)探頭校準(zhǔn)規(guī)范》校準(zhǔn)對(duì)象的場(chǎng)傳感器測(cè)量空間中某一位置的場(chǎng)分量，將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為等比例的直流或低頻交流信號(hào)，其結(jié)構(gòu)由三個(gè)互相正交的偶極子天線組成。（2）將同一低頻電場(chǎng)測(cè)量?jī)x分別放入平行板電場(chǎng)裝置和橫電磁波室（TEM）中進(jìn)行10kHz～100kHz頻段測(cè)試，測(cè)試結(jié)果分別如下：表3在平行板電場(chǎng)裝置中進(jìn)行測(cè)試設(shè)定頻率（Hz）數(shù)表示值(V)平板間距(m)設(shè)定場(chǎng)強(qiáng)(V/m)儀表示值(V/m)誤差不確定度（dB）k=210k37.660.75549.8849.41-0.94%0.56～0.7220k37.500.75549.6749.39-0.56%30k37.370.75549.5049.27-0.46%40k37.330.75549.4449.26-0.37%50k37.330.75549.4449.24-0.41%60k37.310.75549.4249.540.25%70k37.660.75549.8850.330.90%80k37.630.75549.8450.160.64%90k37.590.75549.7949.940.31%100k37.570.75549.7650.090.66%表4在TEM小室中進(jìn)行測(cè)試設(shè)定頻率（Hz）功率計(jì)示值(dBm)衰減(dB)TEM阻抗(Ω)平板間距(m)設(shè)定場(chǎng)強(qiáng)(V/m)儀表示值(V/m)誤差不確定度（dB）k=210k8.4030.0249.70.3750.3850.520.27%0.78～0.9320k8.3930.0449.70.3750.4450.38-0.12%30k8.2530.0649.70.3749.7549.830.16%40k8.2930.0349.70.3749.8149.990.37%50k8.2730.0649.70.3749.8649.68-0.37%60k8.2830.0549.70.3749.8649.36-1.01%70k8.2830.0549.70.3749.8649.38-0.97%80k8.2930.0549.70.3749.9249.40-1.04%90k8.3330.0549.70.3750.1549.48-1.34%100k8.3630.0549.70.3750.3249.53-1.58%由上述表格數(shù)據(jù)可以看出，兩個(gè)系統(tǒng)中測(cè)量結(jié)果類似，但由于在TEM小室的測(cè)量系統(tǒng)中，標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)的計(jì)算公式更復(fù)雜，所涉及的不確定度分量更多且影響量更大。所以在10kHz～100kHz頻段，平行板電場(chǎng)裝置的校準(zhǔn)系統(tǒng)具有更小的測(cè)量結(jié)果不確定度。所以，綜合考慮，確定本次制定的低頻電場(chǎng)測(cè)量?jī)x的計(jì)量特性的頻率范圍為1Hz～100kHz。由于低頻電場(chǎng)測(cè)量?jī)x在實(shí)際使用和校準(zhǔn)過(guò)程中，都是測(cè)量空間中的電磁場(chǎng)，因此，本規(guī)范在評(píng)定不確定度時(shí)，除了考慮常規(guī)的電壓、距離、位置等影響量外，還考慮了平行極板裝置產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)的場(chǎng)均勻性，以及被測(cè)件放入該標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)中引起的場(chǎng)擾動(dòng)等的影響量。2、驗(yàn)證情況為驗(yàn)證本規(guī)范