JJF 2112-2024 微電位計校準(zhǔn)規(guī)范

中華人民共和國國家計量技術(shù)規(guī)范JJF2112—2024微電位計校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforMicropotentionmeters2024-06-14發(fā)布2024-12-14實施國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布JJF2112—2024微電位計校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforMicropotentionmeters→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→ →→→→→→→→→→→→→→→→歸口單位:全國無線電計量技術(shù)委員會起草單位:中國計量科學(xué)研究院本規(guī)范委托全國無線電計量技術(shù)委員會負(fù)責(zé)解釋JJF2112—2024本規(guī)范起草人:黃見明(中國計量科學(xué)研究院)聶梅寧(中國計量科學(xué)研究院)陶毅(中國計量科學(xué)研究院)JJF2112—2024Ⅰ引言 1范圍 (1)2概述 (1)3計量特性 (2)4校準(zhǔn)條件 (2)4.1環(huán)境條件 (2)4.2校準(zhǔn)用設(shè)備 (2)5校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法 (3)5.1外觀及工作正常性檢查 (3)5.2射頻-直流差 (3)6校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá) (5)7復(fù)校時間間隔 (6)附錄A原始記錄內(nèi)頁格式 (7)附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式 (8)附錄C校準(zhǔn)不確定度評定示例 (9)JJF2112—2024ⅡJJF1071—2010《國家計量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》、JJF1001—2011《通用計量術(shù)語及定義》和JJF1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》共同構(gòu)成支撐本規(guī)范修訂工作的基礎(chǔ)性系列規(guī)范。本規(guī)范代替JJG422—1986《WD-1型微電位計》。與JJG422—1986相比,除編輯性修改外,本規(guī)范主要技術(shù)變化如下:—檢定規(guī)程改為校準(zhǔn)規(guī)范,名稱改為《微電位計校準(zhǔn)規(guī)范》;—射頻-直流差校準(zhǔn)由電壓法修改為電流法;—頻率范圍由1kHz~500MHz擴(kuò)展為1kHz~1GHz。本規(guī)范歷次版本發(fā)布情況為:—JJG422—1986。JJF2112—20241微電位計校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于頻率范圍在1kHz~1GHz、電壓范圍在100μV~300mV的微電位計的校準(zhǔn)。2概述微電位計在1kHz~1GHz范圍內(nèi)可提供100μV~300mV的電壓值。微電位計結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、輸出阻抗低,可以用來校準(zhǔn)毫伏表、選頻表、示波器、信號發(fā)生器、接收機(jī)和其他小電壓設(shè)備。微電位計由超高頻真空熱偶、圓盤電阻和腔體3部分組成(見圖1)。當(dāng)直流或射頻電流加入輸入端時,在輸出端就得到輸出電壓,其大小等于輸入電流與輸入電阻(即圓盤電阻R0)的乘積。若微電位計有良好的頻響,且直流或射頻電流輸入時,熱偶輸出保持不變,則射頻輸出電壓就等于直流輸出電壓。實際上,隨著頻率的增加,射頻輸出電壓并不等于直流輸出電壓,這就是射頻-直流差。δf=(-1)×100%式中:δf—射頻-直流差;0Vf—交流電壓測量值;Vf—直流電壓測量值。0微電位計經(jīng)校準(zhǔn)確定射頻-直流差δf后,就可校準(zhǔn)以上所述的小電壓設(shè)備。圖1微電位計原理示意圖JJF2112—202423計量特性射頻-直流差頻率范圍:1kHz~1GHz;電壓范圍:100μV~300mV;最大允許誤差:±2.0%(1mV~300mV);±2.5%(100μV~1mV)。注:以上指標(biāo)不是用于合格性判別,僅供參考。4校準(zhǔn)條件4.1環(huán)境條件a)環(huán)境溫度:(23±5)℃。不應(yīng)有明顯的氣流,在一個測試周期內(nèi),溫度變化不應(yīng)有明顯波動。b)相對濕度:≤80%。c)供電電源:電壓(220±11)V,頻率(50±1)Hz。d)其他:周圍無影響校準(zhǔn)系統(tǒng)正常工作的機(jī)械振動和電磁干擾。4.2校準(zhǔn)用設(shè)備4.2.1標(biāo)準(zhǔn)微電位計頻率范圍:1kHz~1GHz。電壓范圍:100μV~300mV。射頻-直流差最大允許誤差:1mV~300mV:±1.2%;100μV~1mV:±1.5%。4.2.2直流電壓表電壓范圍:100μV~300mV;最大允許誤差:±0.1%。4.2.3直流電流表電流范圍:100nA~100mA;最大允許誤差:±0.01%。4.2.4納伏表分辨力:≤1μV。4.2.5直流電壓源輸出電流:大于20mA;穩(wěn)定度:≤10-5min-1。4.2.6高頻電壓表頻率范圍:1kHz~1GHz;電壓范圍:30μV~300mV;JJF2112—20243分辨力:≤±0.01dB。4.2.7信號發(fā)生器頻率范圍:1kHz~1GHz;輸出功率不小于20dBm。4.2.8隔離衰減器頻率范圍:1kHz~1GHz;衰減量:10dB;電壓駐波比:≤1.05。5校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法功能性檢查及校準(zhǔn)項目見表1。表1校準(zhǔn)項目序號校準(zhǔn)項目1外觀及工作正常性檢查2射頻-直流差5.1外觀及工作正常性檢查5.1.1被校微電位計送校時應(yīng)帶有必要的附件。5.1.2被校微電位計應(yīng)無機(jī)械損傷。5.2射頻-直流差a)根據(jù)被校微電位計的電壓量程選擇標(biāo)準(zhǔn)微電位計并預(yù)定好輸出電壓值,使兩個微電位計的熱偶輸出電壓均大于1000μV。b)按圖2連接儀器(開機(jī)前應(yīng)把直流源的輸出調(diào)到最小,以免燒毀熱偶)。圖2射頻-直流差測量連接框圖c)逐漸增加直流源輸出,使得熱偶指示器的示值接近被校微電位計的額定值,記JJF2112—20244錄下直流電流測量儀的電流值和直流電壓測量儀的電壓值,然后將直流源輸出調(diào)到最小,按公式(1)計算出被校微電位計的電阻值;式中:R2—被校微電位計的電阻值式中:R2—被校微電位計的電阻值,Ω;U2—被校微電位計電壓,V;I2—被校微電位計電流,A。d)用標(biāo)準(zhǔn)微電位計替換被校微電位計,按步驟c)進(jìn)行校準(zhǔn)并計算出電阻值R2。e)把直流源和信號發(fā)生器的輸出調(diào)到最小,按圖3連接儀器。將S1、S2分別接到“2”和“4”。信號發(fā)生器調(diào)到1MHz,逐漸增加信號發(fā)生器輸出電壓,使過渡指示器指示到預(yù)定的電壓值,并由熱偶指示器讀得熱電勢值為E1或平衡指零,然后將信號發(fā)生器輸出調(diào)到最小。圖3射頻-直流差測量連接框圖f)將S1、S2分別接到“1”和“3”。逐漸增加直流源輸出,使得熱偶指示器的示值為E1或平衡指零,記錄下直流電流測量儀的讀數(shù),然后將直流源輸出調(diào)到最小。g)改變直流源輸出極性,逐漸增加直流源輸出電壓,使得熱偶指示器的示值仍為E1或平衡指零,記錄下直流電流測量儀的讀數(shù),然后將直流源輸出調(diào)到最小。按公式(2)計算出平均電流式中:I=(|I正|+|I反|)/2式中:I1—標(biāo)準(zhǔn)微電位計平均電流,A;I正—標(biāo)準(zhǔn)微電位計正向電流,A;I反—標(biāo)準(zhǔn)微電位計反向電流,A。h)把直流源和信號發(fā)生器的輸出調(diào)到最小,用被校微電位計替換標(biāo)準(zhǔn)微電位計。i)將S1、S2分別接到“2”和“4”。在1MHz上調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出電壓,使過JJF2112—20245渡指示器示值仍為A,由熱偶指示器讀得熱電勢值為E2或平衡指零后,將信號發(fā)生器輸出調(diào)到最小。j)將S1、S2分別接到“1”和“3”。逐漸增加直流源輸出,使得熱偶指示器的示值為E2或平衡指零,記錄下直流電流測量儀的讀數(shù),然后將直流源輸出調(diào)到最小。k)改變直流源輸出極性,逐漸增加直流源輸出電壓,使得熱偶指示器的示值仍為E2或平衡指零,記錄下直流電流測量儀的讀數(shù),然后將直流源輸出調(diào)到最小。按公式(3)計算出平均電流式中:I=(|I正|+|I反|)/2式中:I2—被校微電位計平均電流,A;I正—被校微電位計正向電流,A;I反—被校微電位計反向電流,A。l)按公式(4)計算被校微電位計的射頻-直流差S2,并記錄在附錄A的表格中。式中:S2—被校微電位計的射頻-直流差;S1—標(biāo)準(zhǔn)微電位計的射頻-直流差; I1—標(biāo)準(zhǔn)微電位計的平均電流,A;R1—標(biāo)準(zhǔn)微電位計的電阻值,Ω;I2—被校微電位計平均電流,A;R2—被校微電位計的電阻值,Ω;|Z|—過渡指示器的輸入阻抗折算到電阻端面的阻抗值(本次校準(zhǔn)開始前可用網(wǎng)絡(luò)分析儀或阻抗分析儀測出),Ω。m)被校微電位計頻率范圍的其他頻率點的射頻-直流差分別按步驟e)~l)進(jìn)行校準(zhǔn)。n)其他量程的微電位計按步驟a)~m)進(jìn)行校準(zhǔn)。6校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報告應(yīng)至少包含以下信息:a)標(biāo)題:“校準(zhǔn)證書”;b)實驗室名稱和地址;c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(如果與實驗室的地址不同);d)證書的唯一性標(biāo)識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識;e)客戶的名稱和地址;f)被校對象的描述和明確標(biāo)識;g)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期,如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時,應(yīng)說明被校對象的JJF2112—20246接收日期;h)如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時,應(yīng)對被校樣品的抽樣程序進(jìn)行說明;i)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識,包括名稱及代號;j)本次校準(zhǔn)所用測量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明;k)校準(zhǔn)環(huán)境的描述;l)校準(zhǔn)結(jié)果及其測量不確定度的說明;m)對校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說明;n)校準(zhǔn)證書簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識;o)校準(zhǔn)結(jié)果僅對被校對象有效的說明;p)未經(jīng)實驗室書面批準(zhǔn),不得部分復(fù)制證書的聲明。7復(fù)校時間間隔微電位計復(fù)校時間間隔由用戶根據(jù)使用情況自行確定,推薦為1年。JJF2112—20247附錄A原始記錄內(nèi)頁格式表A.1信息被測腔體串號被測熱絲電流mA被測電阻串號標(biāo)準(zhǔn)腔體串號表A.2微電位計圓盤電阻值名稱電流值A(chǔ)電壓值V電阻值Ω正反向標(biāo)準(zhǔn)微電位計R1被測微電位計R2表A.3射頻-直流差頻率MHz被測熱偶電壓E2mV被測輸出電壓AmV被測熱偶電流I2A標(biāo)準(zhǔn)熱偶電壓E1mV標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓AmV標(biāo)準(zhǔn)熱偶電流I1A射頻-直流差S2%1…1000JJF2112—20248附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式表B.1信息腔體串號熱絲電流mA電阻串號電阻值Ω表B.2射頻-直流差頻率MHz射頻-直流差%U(k=2)1…1000JJF2112—20249附錄C校準(zhǔn)不確定度評定示例C.1射頻-直流差測量不確定度評定C.1.1測量模型根據(jù)射頻-直流差測量結(jié)果誤差公式可以建立被測量的測量模型,計算測量誤差的公式如下:式中:δf—射頻-直流差;Vf—交流電壓測量值;Vf0—直流電壓測量值。依據(jù)不確定度傳播律,當(dāng)輸入量彼此獨立,不確定度不相關(guān)時,對公式中的各個分量求偏導(dǎo)數(shù),可得到各輸入量的不確定度分量。合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc由下式表示:由此得出射頻-直流差的測量不確定度為:C.1.2不確定度來源和標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定根據(jù)公式(4)可知,微電位計的不確定度,由下列幾部分組成(以1000MHz、10mV上WD2-11微電位計為標(biāo)準(zhǔn)微電位計為例)。C.1.2.1標(biāo)準(zhǔn)微電位計最大允許誤差引入的不確定度分量u1對于頻率1000MHz電壓值在10mV量程的點,標(biāo)準(zhǔn)微電位計最大允許誤差為±δA=±0.48%,按均勻分布,此不確定度分量為:C.1.2.2過渡指示器毫伏表NRVD最大允許誤差引入的不確定度分量u2根據(jù)毫伏表NRVD的技術(shù)指標(biāo),以及考慮到是及時替代和指示器非線性,在大于10.00mV時最大允許誤差為±δB=±0.1%,按均勻分布,此不確定度分量為:C.1.2.3標(biāo)準(zhǔn)微電位計WD2-11熱電勢E1的指示誤差引入的不確定度分量u3WD2-11工作于額定值的1/10,E1>100.00μV,由于是及時替代,熱偶指示器=JJF2112—2024C.1.2.4被測微電位計熱電勢E2的指示誤差引入的不確定度分量u4被測微電位計工作于額定值,E2>11.000mV,熱電勢大而又為及時替代,最大允許誤差為±δD=±0.03%,按均勻分布,此不確定度分量為:C.1.2.5直流替代時,對應(yīng)于E1、E2的替代電流I1/I2的誤差引入的不確定度分量u5I1和I2都是3458A數(shù)字電壓表在標(biāo)準(zhǔn)電阻R上讀數(shù),I1/I2讀數(shù)的比值取決于讀數(shù)的相對變化,即誤差取決于隨機(jī)量的變化,在取五位穩(wěn)定讀數(shù)時,末位變化2~3個字,最大允許誤差為±δE=±0.06%,按三角分布,此不確定度分量為:C.1.2.6標(biāo)準(zhǔn)微電位計和被測微電位計的圓盤電阻R1/R2的測量誤差引入的不確定度分量u6由公式(1)可知,它們是分別用IV法測量的,實質(zhì)上是測電流比和電壓比。在取五位穩(wěn)定讀數(shù)時,末位變化2~3字,電流比誤差<±0.03%。對于電壓比,是用分布,此不確定度分量為:34420A納伏表讀數(shù);誤差<±0.04%,合成最大允許誤差為±δG=±分布,此不確定度分量為:C.1.2.7環(huán)境溫度變化對R1、R2引入的不確定度分量u7對于標(biāo)準(zhǔn)微電位計R1(2.7Ω)被測微電位計R2(1Ω)的電阻量級,電阻