JJF 1906-2021 恒定磁场线圈校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范1恒定磁场线圈校准规范ts3发布 3实施国家市场监督管理总局 发布1恒定磁场线圈校准规范rts

1归 口 单 位:全国电磁计量技术委员主要起草单位:浙江省计量科学研究院国防科技工业弱磁一级计量站参加起草单位:湖南省永逸科技有限公司本规范委托全国电磁计量技术委员会负责解释本规范主要起草人:虞志书浙江省计量科学研究院)程华富国防科技工业弱磁一级计量站)言 敬浙江省计量科学研究院)参加起草人:李 享国防科技工业弱磁一级计量站)李 建浙江省计量科学研究院)赵文纯国防科技工业弱磁一级计量站)朱永红湖南省永逸科技有限公司)目 录引言………………………

Ⅱ)1范围……………………2引用文件………………3术语……………………4概述……………………5计量特性………………

1)1)1)1)2)线圈常数KB磁场均匀度

……………………………

2)2)6校准条件………………1环境条件……………2测量标准及其他设备………………7校准项目和校准方法…………………1校准项目……………2校准方法……………8校准结果表达…………9复校时间间隔…………

2)2)2)3)3)3)6)7)附录A 线圈常数的不确定度评定示例………………

8)附录B 校准原始记录内页格式………

)附录C 校准证书内页格式……………

)Ⅰ引 言1国家计量校准规范编写规则F1通用计量术语及定义》和1测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范制定工作的基础性系列规范。本规范为首次发布。Ⅱ恒定磁场线圈校准规范范围本规范适用于线圈常数为5A的恒定磁场线圈的校准。引用文件本规范引用了下列文件:3磁学计量常用名词术语及定义凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本规范凡是不注日期的引用文件,其最新版本包括所有的修改单适用于本规范。术语3界定的及以下术语和定义适用于本规范。磁场线圈 l以绕组中通电流的形式复现磁场的线圈。磁场均匀度 d在给定区域内,磁场线圈通电流后各点产生磁场的均匀程度,常用不同点线圈常数的均匀程度表示。磁场均匀区d磁场线圈通电流后各点产生的磁感应强度与中心点的相对差值不超过给定量值范围的一个区域。概述磁场线圈是用于复现磁场的磁学量具,主要用于磁学计量和磁参量检测等领域。磁场线圈按结构可分为螺线管线圈、亥姆霍兹线圈、麦克斯韦线圈、巴克尔线圈等;按复现磁场维度可分为单轴线圈、两轴线圈、三轴线圈。当磁场线圈的绕组中通电流时磁场的磁感石强度与线圈常数、电流的关系如公式所示:式中:

BI )B磁场线圈中心处磁感应强度;B磁场线圈的线圈常数;磁场线圈绕组中的电流。1计量特性线圈常数KB最大允许误差:±20。磁场均匀度Δ在给定的磁场均匀区内,校准条件环境条件环境温度

非均匀性

10。, 。校准不同最大允许误差的磁场线圈时 环境温度要求见表1表1环境温度要求最大允许误差温度范围±25)℃±15)℃±10)℃相对湿度相对湿度不超过0。干扰磁场 :0z以下的最大干扰磁场 最大干扰磁场与校准点的磁感应强度之比不超过被校磁场线圈最大允许误差的十分之一。测量标准及其他设备校准用设备应经过计量技术机构检定或校准,

满足校准使用要求,

并在有效期内。标准磁强计包括质子磁强计、核磁共振磁强计、磁通门磁强计、霍尔磁强计等。磁场标量法的计量标准器选用质子磁强计或核磁共振磁强计;磁场矢量法的计量标准器选用磁通门磁强计或霍尔磁强计;标准线圈法的计量标准器为标准磁场线圈。其他设备包括恒流源、电流测试仪、指零矢量磁强计以下简称指零磁强计、直尺。标准磁强计最大允许误差:不超过被校磁场线圈最大允许误差的三分之一;探头尺寸:不超过被校磁场线圈磁场均匀区的三分之一。标准磁场线圈线圈常数最大允许误差:不超过被校磁场线圈最大允许误差的三分之一;磁场均匀区:不小于被校磁场线圈磁场均匀区的2倍。指零磁强计磁场分辨力:;25n零点漂移:。恒流源电流范围:可输出磁场线圈复现校准点所需的工作电流;短期稳定性5n电流漂移不超过被校磁场线圈最大允许误差的五分之一。电流测试仪电流测量范围:可测量磁场线圈复现校准点的工作电流;最大允许误差:不超过被校磁场线圈最大允许误差的五分之一。直尺测量范围:不小于被校磁场线圈的磁场均匀区;最大允许误差:1。校准项目和校准方法校准项目线圈常数;磁场均匀度。校准方法线圈常数校准方法及标准器的选择按表2选择校准方法及标准器表2校准方法及标准器校准方法校准点磁感应强度/mT最大允许误差标准器磁场矢量法2±10)磁通门磁强计0±50)霍尔磁强计0±50)霍尔磁强计磁场标量法1±20)质子磁强计0±20)核磁共振磁强计标准线圈法—±10)标准磁场线圈磁场矢量法校准点一般选择在磁场线圈最大磁场的0以上。将被校磁场线圈的磁轴垂直地磁场的方向放置,标准磁强计探头放置在被校磁场线圈磁场均匀区中心,按图1所示连接仪器。图1磁场标量法示意图3根据磁场校准点选择恒流源的输出电流,记录恒流源输出电流。调整标准磁强计探头方向,使其示值最大,记录示值。将恒流源输出电流反向,记录恒流源输出电流和标准磁强计的示值。1- 按公式)1- 式中:

B BKK

)Kx被校准磁场线圈的线圈常数;+正向输出电流;-反向输出电流;1恒流源输出电流+时标准磁强计的读数;2恒流源输出电流-时标准磁强计的读数。磁场标量法校准点一般选择在磁场线圈最大磁场的0以上;对于复现0T以上的磁场线圈,校准点为;复现磁场大于0T的磁场线圈,校准点为0T或线圈的最大工作磁场的0以上。将被校磁场线圈的磁轴垂直地磁场的方向放置,将标准磁强计探头放置在被校磁场线圈磁场均匀区中心。按图1所示连接仪器,由恒流源给被校磁场线圈供电。根据磁场校准点选择恒流源的输出电流。标准磁强计为质子磁强计时,记录恒流源未输出电流时的背景磁场示值。恒流源输出选定的电流,记录电流测试仪示值,标准磁强计的示值B。将恒流源输出的电流大小保持不变,改变电流方向,记录标准磁强计的示值B。02式中:

=x

)B+恒流源电流正向输出时标准磁强计的读数;B-恒流源电流反向输出时标准磁强计的读数;0恒流源未输出电流时标准磁强计的读数;x电流测试仪的读数。标准磁强计为核磁共振磁强计时,按公式)计算线圈常数:K -

)Bx=

x对于多轴磁场线圈,重复步骤校准其他磁轴的线圈常数。标准线圈法校准点一般选择在磁场线圈最大磁场的0以上。按图2所示连接仪器,调整标准磁场线圈、被校磁场线圈的位置使标准磁场线圈的磁场均匀区覆盖被校磁场线圈的磁场均匀区,并将指零磁强计放入被校磁场线圈工作区。4调整标准磁场线圈

图2标准线圈法示意图被校磁场线圈、指零磁强计的方向,

使其中心区域重合、磁轴平行。将指零磁强计示值清零。根据磁场校准点选择恒流源1的输出电流。保持恒流源1输出电流不变改变恒流源2的输出电流使指零磁强计示值为零。记录电流测试仪1的示值1、电流测试仪2的示值+。保持恒流源1电流大小不变,改变方向调节恒流源2的输出使指零磁强计示值为零,记录电流测试仪2的示值。按公式)计算被校磁场线圈常数:

1

K0 )式中:1电流测试仪1的示值

2++I2-+恒流源正向输出时电流测试仪2的示值;-恒流源反向输出时电流测试仪2的示值;K0标准磁场线圈的线圈常数。磁场均匀度对于圆形或方形磁场线圈,在给定的磁场均匀区内,不少于按图3所示的7个测量点进行测量,包括:磁场线圈的中心点O磁场线圈的磁轴与磁场均匀区边沿的2个交点点1与磁轴正交且经过磁场线圈中心的两条正交线与磁场均匀区边沿的4个交点点121。对于螺线管磁场线圈,不少于按图4所示的5个测量点,即磁场线圈的磁轴与磁场均匀区边沿的两个交点之间均匀分布的5个点点1。5图3磁场均匀区测量点图4螺线管均匀区测量点通过直尺测量,确定每个测量点的位置。按2的校准方法测量每个点的线圈常数。按公式)计算每个测量点上的线圈常数与中心点线圈常数的相对差值:式中:

i

Ki-KB0

0 )i被校磁场线圈第i点线圈常数与磁场均匀区中心点的相对差值;Ki被校磁场线圈第i点线圈常数;K0被校磁场线圈磁场均匀区中心点的线圈常数。i的最大值作为磁场线圈均匀度。校准结果表达校准结果应在校准证书上反映。校准证书应至少包括以下信息:标题:校准证书;实验室名称和地址;进行校准的地点如果与实验室的地址不同证书的唯一性标识如编号每页及总页数的标识;客户的名称和地址;6被校对象的描述和明确标识;进行校准的日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时,应说明被校对象的接收日期;如果与校准结果的有效性或应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;校准环境的描述;校准结果及其测量不确定度的说明;对校准规范的偏离的说明;校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识;校准结果仅对被校对象有效的声明;未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。校准证书内页格式见附录。复校时间间隔建议复校时间间隔一般不超过2个月。送校单位也可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。7附录A线圈常数的不确定度评定示例以质子磁強计校准某最大磁场T的磁场线圈为例,校准磁场为,进行测量不确定度评定。02线圈常数的测量模型为::

KB1I可简化为I测量不确定度主要来源测量不确定度主要来源包括:

KB=B由测量重复性引入的不确定度分量由标准磁强计测量磁场引入的不确定度分量B由环境干扰磁场引入的不确定度分量B由电流测量引入的不确定度分量由稳流源的稳定性引入的不确定度分量。标准不确定度评定由测量重复性引入的不确定度分量线圈常数的测量重复性用测量结果平均值的实验标准偏差表示

,重复测量6次,测n1 Ki-KB2n-1量结果分别为0753、n1 Ki-KB2n-1()1Klr=KB

6由标准磁强计引入的不确定度分量使用质子磁强计作为标准磁强计,经校准,测量不确定度为T校准磁场为,则:2B= 3 2由环境干扰磁场引入的不确定度分量 , ,校准过程中的干扰磁场一般不超过2T,校准磁场为,则:

估计其服从均匀分布

分布半宽为0 B= 2 0 8由电流测量引入的不确定度分量由八位半数字多用表和标准电阻组成电流测量系统6,按均匀分布考虑,则:

其最大允许误差不超过×()6 6lI= 3 0由稳流源的稳定性引入的不确定度分量稳流源经校准,在0n的稳定性为6,估计其服从均匀分布,分布半宽为6,则:()6 6lI= 3 0标准不确定度一览表 。各标准不确定度汇总见表1表1磁场线圈常数不确定度分量一览表不确定度分量不确定度来源评定方法分布k值灵敏系数uc)测量重复性A正态116B)标准质子磁强计磁场测量B均匀216B)干扰磁场B均匀316)电流测量B正态316)稳流源的稳定性B均匀316合成标准不确定度计算各个不确定度分量独立不相关,

则相对合成标准不确定度为:KB=BB6确定扩展不确定度取k=2,线圈常数相对扩展不确定度为:KBKB≈59附录B校准原始记录内页格式恒定磁场线圈校准原始记录一、基本信息记录编号:证书编号:委托方:委托方地址:器具名称:型 号:制造厂名:器具编号:温 度: ℃相对湿度:校准员:核验员:校准日期:校准地点:校准前后样品状态描述:二、校准用主要计量标准器名称型号规格出厂编号测量范围不确定度/准确度等级或最大允许误差证书编号有效期至三、校准结果记录线圈常数磁场矢量法测量点电流磁场线圈常数K/)相对扩展不确定度2正向反向0磁场标量法测量点电流磁场线圈常数K/)相对扩展不确定度2背景磁场—正向反向标准线圈法标准磁场线圈常数T/A电流A电流A电流A线圈常数K/)相对扩展不确定度2磁场均匀度测试点线圈常数K/)中心点线圈常数K/)磁场均匀度Δ相对扩展不确定度21附录C校准证书内