失真度测量仪校准规范

JJF1852—20201失真度测量仪校准规范1范围本规范适用于频率范围为5Hz~200kHz,失真度测量范围为0.01%~100%失真度测量仪和测量仪器中失真度测量功能模块的校准。2概述失真度测量仪主要由输入电路、电平调整电路、基波抑制电路、调谐电路、放大滤波电路、电平判别电路、指示电路等组成。广泛应用于生产、科研、计量等部门。3计量特性3.1不平衡电压表电压测量范围:0.3mV~300V(5Hz~1MHz);最大允许误差:±5%(1kHz);频率响应:±(6%~17%)。3.2失真度测量频率范围:5Hz~200kHz;失真度测量范围:0.01%~100%;最大允许误差:±(5%~40%)(相对误差)。3.3残余失真≤0.003%(20Hz~10kHz);≤0.03%(5Hz~200kHz)。注:以上技术指标不作合格性判别,仅提供参考。4校准条件4.1环境条件4.1.1环境温度:(23±5)℃。4.1.2相对湿度:≤80%。4.1.3电源要求:(220±11)V、(50±1)Hz。4.1.4周围无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动。4.2校准用设备4.2.1交流标准电压源频率范围:5Hz~1MHz;电压范围:0.3mV~300V;最大允许误差:±(1%~3%)。JJF1852—202024.2.2失真度仪校准器频率范围(基波):5Hz~200kHz;失真度范围:0.01%~100%;最大允许误差:±(1%~10%)(相对误差);基波信号剩余失真:≤0.003%(20Hz~10kHz);≤0.03%(5Hz~200kHz)。4.2.3低失真信号发生器频率范围:5Hz~200kHz;电压范围:(0.3~3)V;失真度:≤0.003%(20Hz~10kHz);≤0.03%(5Hz~200kHz)。5校准项目和校准方法校准项目见表1。表1校准项目表序号项目名称1外观及工作正常性检查2不平衡电压表电压3不平衡电压表频响4失真度5残余失真5.1外观及工作正常性检查被校失真度测量仪外观应完好无损,无影响正常工作的机械损伤,其开关、按键、旋钮应牢固且调节正常,电表机械零位调节、电表表头指示正常,显示屏显示正常。被校失真度测量仪通电后,检查平衡电压表、高通及低通滤波器、示波器监视输出等功能正常,且能正常工作,并按规定时间进行预热。将检查结果记录于附录A的A.1中。5.2不平衡电压表电压5.2.1仪器连接如图1所示。图1不平衡电压表电压及不平衡电压表频响校准框图5.2.2被校失真度测量仪设置电压测量功能,交流标准电压源(以下简称标准源)频率置1kHz,根据量程,设置输出幅度,使被校失真度测量仪指示为电压校准点。[对被校失真度测量仪的每个量程进行校准。每量程校准不少于3点(模拟表一般取量程满度值的1/3、2/3及满度值,数字表一般取最小值、满度值的1/5、1/2及满度值或略低JJF1852—20203于满度值)]。5.2.3从标准源读取相应的电压实际值。记录于附录A表A.2中。5.2.4改变标准源的输出幅度,使被校失真度测量仪指示为电压校准点,重复步骤5.2.3,直至完成所有校准点测量。5.3不平衡电压表频响5.3.1仪器连接如图1所示。5.3.2被校失真度测量仪设置电压测量功能,按要求设置量程(无要求时,置1V量程)。标准源频率置1kHz,调节输出幅度,使被校失真度测量仪指示为电压校准点(一般为0.9V),从标准源读取相应的电压实际值。记录于附录A表A.3中。(对被校失真度测量仪的频率选取不少于6个频率点,包含最小频率值和最大频率值,其他频率点一般按1、2、5步进选取)。5.3.3改变标准源频率为待校频率点,调节其输出电压,使被校失真度测量仪的示值保持不变。读取标准源读数。记入附录A表A.3。5.3.4按公式(1)计算频响误差Δf,记入附录A表A.3。Δf=×100%(1)式中:Δf—被校失真度测量仪频响误差,%;Ufo—参考频率点标准源读数,V;Uf—待校频率点标准源读数,V。5.4失真度5.4.1仪器连接如图2所示。图2失真度校准框图5.4.2被校失真度测量仪设置为失真度测量功能,按测量范围设置测量频率和量程。5.4.3失真度仪校准器按要求输出失真度D0,从被校失真度测量仪上读出失真度指示值Dx。并记录于附录A表A.4。5.4.4在参考频率点(一般为1kHz),对被校失真度测量仪的每个量程进行校准。每量程校准不少于3点(一般取量程满度值的1/3、2/3及满度值或略低于满度值),其余频率点每量程校准不少于1点(一般取满度值或略低于满度值)。5.4.5当被校失真度测量仪采用基波抑制(滤波)法原理测量谐波失真度时,失真度指示值应按公式(2)进行修正(10%以下的失真度的指示值一般不再修正)。D'x=(2)式中:D'x—被校失真度测量仪上失真度修正值;Dx—被校失真度测量仪上失真度指示值。JJF1852—202045.5残余失真5.5.1仪器连接如图3所示。图3残余失真校准框图5.5.2失真度仪校准器按测量频率输出基波信号(基波信号输出也可用低失真信号发生器信号输出),从被校失真度测量仪上读出失真度指示值Di,并记录于附录A表A.5。6校准结果表达失真度测量仪校准后,出具校准证书。校准证书至少应包含以下信息:a)标题:“校准证书”;b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;e)客户的名称和地址;f)被校对象的描述和明确标识;g)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;h)如果与校准结果的有效性和应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;i)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;k)校准环境的描述;l)校准结果及其测量不确定度的说明;m)对校准规范偏离的说明;n)校准证书及校准报告签发人的签名、职务或等效标识;o)校准结果仅对被校对象有效的声明;p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。7复校时间间隔复校时间间隔由用户根据使用情况自行确定,推荐为1年。JJF1852—20205附录A原始记录格式A.1外观及工作正常性检查:A.2不平衡电压表电压(定度频率为1kHz):量程指示值实际值不确定度U(k=2)300V300V………………1mV0.3mVA.3不平衡电压表频响(固定标准值或被校值为900mV):频率实测值或指示值/mV不确定度U(k=2)………1kHz900………A.4失真度测量频率:失真度量程标准值/%指示值/%不确定度U(k=2)100%100%………………0.030.016A.5残余失真:测量频率残余失真实际值/%………………1kHz………………7附录B校准证书内页格式B.1不平衡电压表电压(定度频率为1kHz):量程指示值实际值不确定度U(k=2)300V300V………………1mV0.3mVB.2不平衡电压表频响(固定标准值或被校值为900mV):频率实测值或指示值/mV不确定度U(k=2)频率响应………1kHz900………B.3失真度测量频率:失真度量程标准值/%指示值/%不确定度U(k=2)100%100%………………0.030.018B.4残余失真:测量频率残余失真实际值/%………………1kHz………………9附录C主要项目校准不确定度评定示例C.1电压校准不确定度评定使用低频电压标准源(以下简称标准源)校准失真度测量仪不平衡电压表的电压基本误差。C.1.1测量模型根据规范,电压校准是使用低频电压标准源直接测量。C.1.2不确定度来源经分析,不确定度来源有以下二项:1)测量重复性引入的标准不确定度u1;2)标准源输出电压最大允许误差引入的标准不确定度u2。C.1.3合成标准不确定度计算公式由于测量重复性引入的标准不确定度和标准源输出电压最大允许误差引入的标准不确定度不相关,可得:uc=u+u(C.1)C.1.4标准不确定度分量的评定C.1.4.1测量重复性以1V测量点为例,10次测量结果如表C.1所示,采用A类评定方法,用贝塞尔公式计算,得到测量重复性引入的为u1=0.00053V。测量次数12345测量结果/V1.0011.0001.0011.0001.000测量次数678910测量结果/V1.0011.0011.0001.0001.001C.1.4.2低频电压标准源查标准源使用说明书,输出1V电压的最大允许误差为±0.00004V,按均匀分.=不确定度分量u2=0.000023V。表C.2标准不确定度分量汇总表不确定度来源符号分布数值测量重复性u1正态0.00053V低频电压标准源u2均匀0.000023V10C.1.6计算合成标准不确定度由于各引入不确定度分量之间相互独立,则合成标准不确定度为:uc=u+u=0.00053VC.1.7计算扩展不确定度取包含因子k=2,则扩展不0.0011V相对扩展不确定度:Urel=0.11%C.2失真度校准不确定度评定使用失真度仪校准器校准失真度测量仪的失真度示值。C.2.1测量模型根据规范,失真度示值校准是使用失真度仪校准器直接测量。C.2.2不确定度来源经分析,不确定度来源有以下三项:1)测量重复性引入的标准不确定度u1;2)失真度仪校准器输出失真最大允许误差引入的标准不确定度u2;3)残余失真引入的标准不确定度u3。C.2.3合成标准不确定度计算公式由于三项不确定度来源之间不相关,可得:uc=u+u+u(C.2)C.2.4标准不确定度分量的评定C.2.4.1测量重复性以1kHz,9%失真度测量点为例,10次测量结果如表C.3所示,采用A类评定方法,用贝塞尔公式计算,得到测性确定度分量为u1=0.016%。测量次数12345测量结果/%8.908.908.908.908.95测量次数678910测量结果/%8.908.908.908.908.90C.2.4.2失真度仪校准器查失真度仪校准器使用说明书,输出1kHz,9%失真度的最大允许误差为±0.2%C.2.4.3被校失真度测量仪残余失真20,按均匀分布,k=3,则失真度仪校准器引入的标准C.2.4.3被校失真度测量仪残余失真失真度测量仪残余失真是一个相对固定的量,典型值一般为0.003%~0.01%,对于1%及以下的小失真来说,这个影响量不宜忽略。取其极限值0.01%,按均匀分布,11C