低頻電場測量儀校準規(guī)范

低頻電場測量儀校準規(guī)范編制說明2023年03月

一、任務來源根據市場監(jiān)管總局辦公廳關于下達《2022年國家計量技術規(guī)范制修訂和宣貫計劃》（市監(jiān)計量函【2021】2109號），由全國電磁計量技術委員會歸口管理，中國測試技術研究院、中國計量科學研究院、中國電力科學研究院為主要起草單位，北京無線電計量測試研究所、遼寧省計量科學研究院、山東省計量科學研究院為參加單位負責制定國家計量校準規(guī)范《低頻電場測量儀校準規(guī)范》。二、編制的必要性生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是生態(tài)環(huán)境保護的基礎，是生態(tài)文明建設的重要支撐。低頻電場測量儀用于低頻電場環(huán)境的監(jiān)測，應用領域包括：勞動保護，職業(yè)病防治，環(huán)境檢測，環(huán)境衛(wèi)生等。使用低頻電場測量儀對電場環(huán)境進行監(jiān)測，測量結果再按《GB8702-2014電磁環(huán)境控制限值》的要求，對被測環(huán)境進行是否超限值的評價，為了保證數據準確可靠，環(huán)境評價正確，需對其進行有效量值溯源。目前我國沒有相關的計量技術規(guī)范，開展低頻電場測量儀校準的計量機構，一般都是參照《GB/T12720工頻電場測量》、《DL/T988高壓交流架空送電線路、變電站工頻電場和磁場測量方法》等檢測標準的附錄部分來開展校準工作，這些參考標準不統(tǒng)一，且都只著重于工頻下的電場強度，不能滿足環(huán)境監(jiān)測低頻范圍測量的需求。目前國外已有標準《IEC61786-1-2013關于人體暴露于1Hz至100kHz直流電磁場、交流電磁場及交流電場的測量.第1部分:測量儀器的要求》，該標準也存在校準過程描述不規(guī)范，部分影響量沒有涉及等問題。為了加強低頻電場測量儀質量控制與管理，保證量值溯源準確可靠，制定低頻電場測量儀的校準規(guī)范十分必要。三、編制過程1、各階段工作（1）2022年7月，全國電磁計量技術委員會下發(fā)了《國家計量技術法規(guī)制定/修訂計劃立項通知》低頻電場測量儀校準規(guī)范編制工作組正式成立。調研被測設備的主要生產廠家和主要型號，調研校準所用標準器及配套設備。（2）2022年8月～12月，試驗選取此類被測樣品的典型型號，確定各個技術性能指標，研究校準方法，進行性能指標的試驗和不確定度評定，編制試驗報告和編制說明，形成校準規(guī)范初稿。初稿報送全國電磁計量技術委員會后，委員會對《低頻電場測量儀校準規(guī)范》進行了函審工作，反饋意見及處理情況如表1：表1初稿函審意見及處理情況序號反饋意見處理情況1規(guī)范中被校場強上限僅到10kV/m，偏小，建議重新確定測量范圍。采納。測量范圍擴展到100kV/m2低頻電磁場分析儀通常具有電場和磁場測量功能，建議電場磁場合并編寫不采納，現已有《JJG1049-2009弱磁場交變磁強計檢定規(guī)程》《GB/T40661-2021工頻磁場測量儀校準規(guī)范》能滿足低頻磁場強度校準需求3建議增加對平行板電場裝置屏蔽措施的要求，考慮人員安全和計量準確性采納，在規(guī)范中體現人員、其他設備安全距離（3）2022年12月7日，全國電磁計量技術委員會組織的“制定《低頻電場測量儀校準規(guī)范》啟動會暨研討會在線上召開。與會代表經過認真研究，在充分討論的基礎上達成了一致意見，提出了以下主要修改意見：現采用初稿格式有誤，采用2022版校準規(guī)范格式進行編寫；“術語和計量單位”表述不規(guī)范，另外增加“頻率特性”的描述；“計量特性”條款，頻率范圍與電場強度描述不準確。將工頻下的電場強度范圍和非工頻下的電場強度范圍分別進行規(guī)定；環(huán)境條件相對濕度修改為≤80%RH；明確高壓狀態(tài)下的安全距離；“計量標準器具”條款規(guī)定平行板裝置的尺寸。添加附錄，在該附錄中對其他形式的平行板結構和尺寸進行說明；“計量標準器具”條款，明確所使用的激勵電源的頻率范圍、電壓范圍等參數指標；“校準項目”條款表格中的備注內容說明出處；“外觀及工作正常性檢查”修改為“校準前準備”條款?！案戒汣不確定度評定示例”部分，不確定度部分影響量使用自身場擾動可忽略的小型傳感器進行評估。四、編寫原則和主要內容1、編寫原則本規(guī)范為首次制定，制定過程中嚴格按照JJF1071《國家計量校準規(guī)范編寫規(guī)則》、JJF1001《通用計量術語及定義》、JJF1059.1《測量不確定度評定與表示》進行編制，并與相關標準協(xié)調統(tǒng)一。2、主要內容按照國家計量校準規(guī)范編制要求，本規(guī)范內容結構上共分為九章，分別是第一章范圍、第二章引用文件、第三章術語和計量單位、第四章概述、第五章計量特性、第六章校準條件、第七章校準項目和校準方法、第八章校準結果表達及第九章復校時間間隔、附錄A電場測量儀校準不確定度評定示例、附錄B校準原始記錄格式、附錄C校準證書內頁格式、附錄D平行板電場裝置結構、尺寸及其他要求。五、編制說明1、調研和編制情況根據任務需求，規(guī)范編寫組調研了國內外生產的各種低頻電場測量儀的技術性能和使用情況，對國內開展低頻電場測量儀校準的主要技術機構進行了相關技術調研，查閱了相關文獻資料，與生產廠家進行了咨詢和討論，梳理了低頻電場測量儀的技術指標和校準方法，規(guī)定了校準的范圍、計量性能要求、校準方法、校準項目、校準結果表達、復校時間間隔等方面的內容。國內外主要產品及技術指標如下表2：表2主要低頻電場測量儀的技術指標型號生產廠家頻率范圍電場強度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測量儀的計量特性主要是不同頻率下的電場強度。本次制定的低頻電場測量儀的計量特性的頻率范圍為1Hz～100kHz，電場強度測量范圍1V/m～100kV/m?，F已發(fā)布有《JJF1884-202010kHz～100MHz電磁場探頭校準規(guī)范》，兩個規(guī)范在10kHz～100kHz頻段重疊，但有以下區(qū)別：（1）兩個規(guī)范校準對象傳感器結構不同?！兜皖l電場測量儀校準規(guī)范》校準對象為懸浮體型電場測量儀，其傳感器通過測量引入到被測電場的一個孤立導體的兩部分之間的感應電流和感應電荷來確定電場強度的大小，類似于電容結構；《JJF1884-202010kHz～100MHz電磁場探頭校準規(guī)范》校準對象的場傳感器測量空間中某一位置的場分量，將射頻信號轉換為等比例的直流或低頻交流信號，其結構由三個互相正交的偶極子天線組成。（2）將同一低頻電場測量儀分別放入平行板電場裝置和橫電磁波室（TEM）中進行10kHz～100kHz頻段測試，測試結果分別如下：表3在平行板電場裝置中進行測試設定頻率（Hz）數表示值(V)平板間距(m)設定場強(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小室中進行測試設定頻率（Hz）功率計示值(dBm)衰減(dB)TEM阻抗(Ω)平板間距(m)設定場強(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%由上述表格數據可以看出，兩個系統(tǒng)中測量結果類似，但由于在TEM小室的測量系統(tǒng)中，標準場的計算公式更復雜，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，平行板電場裝置的校準系統(tǒng)具有更小的測量結果不確定度。所以，綜合考慮，確定本次制定的低頻電場測量儀的計量特性的頻率范圍為1Hz～100kHz。由于低頻電場測量儀在實際使用和校準過程中，都是測量空間中的電磁場，因此，本規(guī)范在評定不確定度時，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生標準場的場均勻性，以及被測件放入該標準場中引起的場擾動等的影響量。2、驗證情況為驗證本規(guī)范