JJF 2112-2024 微电位计校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范JJF2112—2024微电位计校准规范CalibrationSpecificationforMicropotentionmeters2024-06-14发布2024-12-14实施国家市场监督管理总局发布JJF2112—2024微电位计校准规范CalibrationSpecificationforMicropotentionmeters→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→ →→→→→→→→→→→→→→→→归口单位:全国无线电计量技术委员会起草单位:中国计量科学研究院本规范委托全国无线电计量技术委员会负责解释JJF2112—2024本规范起草人:黄见明(中国计量科学研究院)聂梅宁(中国计量科学研究院)陶毅(中国计量科学研究院)JJF2112—2024Ⅰ引言 1范围 (1)2概述 (1)3计量特性 (2)4校准条件 (2)4.1环境条件 (2)4.2校准用设备 (2)5校准项目和校准方法 (3)5.1外观及工作正常性检查 (3)5.2射频-直流差 (3)6校准结果表达 (5)7复校时间间隔 (6)附录A原始记录内页格式 (7)附录B校准证书内页格式 (8)附录C校准不确定度评定示例 (9)JJF2112—2024ⅡJJF1071—2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001—2011《通用计量术语及定义》和JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范修订工作的基础性系列规范。本规范代替JJG422—1986《WD-1型微电位计》。与JJG422—1986相比,除编辑性修改外,本规范主要技术变化如下:—检定规程改为校准规范,名称改为《微电位计校准规范》;—射频-直流差校准由电压法修改为电流法;—频率范围由1kHz~500MHz扩展为1kHz~1GHz。本规范历次版本发布情况为:—JJG422—1986。JJF2112—20241微电位计校准规范1范围本规范适用于频率范围在1kHz~1GHz、电压范围在100μV~300mV的微电位计的校准。2概述微电位计在1kHz~1GHz范围内可提供100μV~300mV的电压值。微电位计结构简单、稳定性好、输出阻抗低,可以用来校准毫伏表、选频表、示波器、信号发生器、接收机和其他小电压设备。微电位计由超高频真空热偶、圆盘电阻和腔体3部分组成(见图1)。当直流或射频电流加入输入端时,在输出端就得到输出电压,其大小等于输入电流与输入电阻(即圆盘电阻R0)的乘积。若微电位计有良好的频响,且直流或射频电流输入时,热偶输出保持不变,则射频输出电压就等于直流输出电压。实际上,随着频率的增加,射频输出电压并不等于直流输出电压,这就是射频-直流差。δf=(-1)×100%式中:δf—射频-直流差;0Vf—交流电压测量值;Vf—直流电压测量值。0微电位计经校准确定射频-直流差δf后,就可校准以上所述的小电压设备。图1微电位计原理示意图JJF2112—202423计量特性射频-直流差频率范围:1kHz~1GHz;电压范围:100μV~300mV;最大允许误差:±2.0%(1mV~300mV);±2.5%(100μV~1mV)。注:以上指标不是用于合格性判别,仅供参考。4校准条件4.1环境条件a)环境温度:(23±5)℃。不应有明显的气流,在一个测试周期内,温度变化不应有明显波动。b)相对湿度:≤80%。c)供电电源:电压(220±11)V,频率(50±1)Hz。d)其他:周围无影响校准系统正常工作的机械振动和电磁干扰。4.2校准用设备4.2.1标准微电位计频率范围:1kHz~1GHz。电压范围:100μV~300mV。射频-直流差最大允许误差:1mV~300mV:±1.2%;100μV~1mV:±1.5%。4.2.2直流电压表电压范围:100μV~300mV;最大允许误差:±0.1%。4.2.3直流电流表电流范围:100nA~100mA;最大允许误差:±0.01%。4.2.4纳伏表分辨力:≤1μV。4.2.5直流电压源输出电流:大于20mA;稳定度:≤10-5min-1。4.2.6高频电压表频率范围:1kHz~1GHz;电压范围:30μV~300mV;JJF2112—20243分辨力:≤±0.01dB。4.2.7信号发生器频率范围:1kHz~1GHz;输出功率不小于20dBm。4.2.8隔离衰减器频率范围:1kHz~1GHz;衰减量:10dB;电压驻波比:≤1.05。5校准项目和校准方法功能性检查及校准项目见表1。表1校准项目序号校准项目1外观及工作正常性检查2射频-直流差5.1外观及工作正常性检查5.1.1被校微电位计送校时应带有必要的附件。5.1.2被校微电位计应无机械损伤。5.2射频-直流差a)根据被校微电位计的电压量程选择标准微电位计并预定好输出电压值,使两个微电位计的热偶输出电压均大于1000μV。b)按图2连接仪器(开机前应把直流源的输出调到最小,以免烧毁热偶)。图2射频-直流差测量连接框图c)逐渐增加直流源输出,使得热偶指示器的示值接近被校微电位计的额定值,记JJF2112—20244录下直流电流测量仪的电流值和直流电压测量仪的电压值,然后将直流源输出调到最小,按公式(1)计算出被校微电位计的电阻值;式中:R2—被校微电位计的电阻值式中:R2—被校微电位计的电阻值,Ω;U2—被校微电位计电压,V;I2—被校微电位计电流,A。d)用标准微电位计替换被校微电位计,按步骤c)进行校准并计算出电阻值R2。e)把直流源和信号发生器的输出调到最小,按图3连接仪器。将S1、S2分别接到“2”和“4”。信号发生器调到1MHz,逐渐增加信号发生器输出电压,使过渡指示器指示到预定的电压值,并由热偶指示器读得热电势值为E1或平衡指零,然后将信号发生器输出调到最小。图3射频-直流差测量连接框图f)将S1、S2分别接到“1”和“3”。逐渐增加直流源输出,使得热偶指示器的示值为E1或平衡指零,记录下直流电流测量仪的读数,然后将直流源输出调到最小。g)改变直流源输出极性,逐渐增加直流源输出电压,使得热偶指示器的示值仍为E1或平衡指零,记录下直流电流测量仪的读数,然后将直流源输出调到最小。按公式(2)计算出平均电流式中:I=(|I正|+|I反|)/2式中:I1—标准微电位计平均电流,A;I正—标准微电位计正向电流,A;I反—标准微电位计反向电流,A。h)把直流源和信号发生器的输出调到最小,用被校微电位计替换标准微电位计。i)将S1、S2分别接到“2”和“4”。在1MHz上调节信号发生器输出电压,使过JJF2112—20245渡指示器示值仍为A,由热偶指示器读得热电势值为E2或平衡指零后,将信号发生器输出调到最小。j)将S1、S2分别接到“1”和“3”。逐渐增加直流源输出,使得热偶指示器的示值为E2或平衡指零,记录下直流电流测量仪的读数,然后将直流源输出调到最小。k)改变直流源输出极性,逐渐增加直流源输出电压,使得热偶指示器的示值仍为E2或平衡指零,记录下直流电流测量仪的读数,然后将直流源输出调到最小。按公式(3)计算出平均电流式中:I=(|I正|+|I反|)/2式中:I2—被校微电位计平均电流,A;I正—被校微电位计正向电流,A;I反—被校微电位计反向电流,A。l)按公式(4)计算被校微电位计的射频-直流差S2,并记录在附录A的表格中。式中:S2—被校微电位计的射频-直流差;S1—标准微电位计的射频-直流差; I1—标准微电位计的平均电流,A;R1—标准微电位计的电阻值,Ω;I2—被校微电位计平均电流,A;R2—被校微电位计的电阻值,Ω;|Z|—过渡指示器的输入阻抗折算到电阻端面的阻抗值(本次校准开始前可用网络分析仪或阻抗分析仪测出),Ω。m)被校微电位计频率范围的其他频率点的射频-直流差分别按步骤e)~l)进行校准。n)其他量程的微电位计按步骤a)~m)进行校准。6校准结果表达校准证书或校准报告应至少包含以下信息: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JJF2112—20246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)对校准规范的偏离的说明;n)校准证书签发人的签名、职务或等效标识;o)校准结果仅对被校对象有效的说明;p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。7复校时间间隔微电位计复校时间间隔由用户根据使用情况自行确定,推荐为1年。JJF2112—20247附录A原始记录内页格式表A.1信息被测腔体串号被测热丝电流mA被测电阻串号标准腔体串号表A.2微电位计圆盘电阻值名称电流值A电压值V电阻值Ω正反向标准微电位计R1被测微电位计R2表A.3射频-直流差频率MHz被测热偶电压E2mV被测输出电压AmV被测热偶电流I2A标准热偶电压E1mV标准输出电压AmV标准热偶电流I1A射频-直流差S2%1…1000JJF2112—20248附录B校准证书内页格式表B.1信息腔体串号热丝电流mA电阻串号电阻值Ω表B.2射频-直流差频率MHz射频-直流差%U(k=2)1…1000JJF2112—20249附录C校准不确定度评定示例C.1射频-直流差测量不确定度评定C.1.1测量模型根据射频-直流差测量结果误差公式可以建立被测量的测量模型,计算测量误差的公式如下:式中:δf—射频-直流差;Vf—交流电压测量值;Vf0—直流电压测量值。依据不确定度传播律,当输入量彼此独立,不确定度不相关时,对公式中的各个分量求偏导数,可得到各输入量的不确定度分量。合成标准不确定度uc由下式表示:由此得出射频-直流差的测量不确定度为:C.1.2不确定度来源和标准不确定度评定根据公式(4)可知,微电位计的不确定度,由下列几部分组成(以1000MHz、10mV上WD2-11微电位计为标准微电位计为例)。C.1.2.1标准微电位计最大允许误差引入的不确定度分量u1对于频率1000MHz电压值在10mV量程的点,标准微电位计最大允许误差为±δA=±0.48%,按均匀分布,此不确定度分量为:C.1.2.2过渡指示器毫伏表NRVD最大允许误差引入的不确定度分量u2根据毫伏表NRVD的技术指标,以及考虑到是及时替代和指示器非线性,在大于10.00mV时最大允许误差为±δB=±0.1%,按均匀分布,此不确定度分量为:C.1.2.3标准微电位计WD2-11热电势E1的指示误差引入的不确定度分量u3WD2-11工作于额定值的1/10,E1>100.00μV,由于是及时替代,热偶指示器=JJF2112—2024C.1.2.4被测微电位计热电势E2的指示误差引入的不确定度分量u4被测微电位计工作于额定值,E2>11.000mV,热电势大而又为及时替代,最大允许误差为±δD=±0.03%,按均匀分布,此不确定度分量为:C.1.2.5直流替代时,对应于E1、E2的替代电流I1/I2的误差引入的不确定度分量u5I1和I2都是3458A数字电压表在标准电阻R上读数,I1/I2读数的比值取决于读数的相对变化,即误差取决于随机量的变化,在取五位稳定读数时,末位变化2~3个字,最大允许误差为±δE=±0.06%,按三角分布,此不确定度分量为:C.1.2.6标准微电位计和被测微电位计的圆盘电阻R1/R2的测量误差引入的不确定度分量u6由公式(1)可知,它们是分别用IV法测量的,实质上是测电流比和电压比。在取五位稳定读数时,末位变化2~3字,电流比误差<±0.03%。对于电压比,是用分布,此不确定度分量为:34420A纳伏表读数;误差<±0.04%,合成最大允许误差为±δG=±分布,此不确定度分量为:C.1.2.7环境温度变化对R1、R2引入的不确定度分量u7对于标准微电位计R1(2.7Ω)被测微电位计R2(1Ω)的电阻量级,电阻