5-低频磁场测量仪校准规范（报批稿）

1、JJF（苏）xxx-20xx江苏省地方计量技术规范JJF（苏）xxx-20xx低频磁场测量仪校准规范 Calibration Specification of Low Frequency Magnetic Field Meters 20xx-xx-xx发布 20xx-xx-xx实施江苏省市场监督管理局发布JJF（苏）xxx-20xx低频磁场测量仪校准规范Calibration Specification of Low Frequency Magnetic Field Meters本规范经江苏省市场监督管理局于20xx年xx月xx日批准，并自20xx年xx月xx日起施行。归口单位：江苏省通讯计量

2、技术专业委员会主要起草单位：江苏省计量科学研究院参加起草单位：江苏省辐射环境保护咨询中心 本规范委托江苏省通讯计量技术专业委员会负责解释本规范主要起草人：赵品彰（江苏省计量科学研究院）李 林（江苏省计量科学研究院）马宇明（江苏省计量科学研究院）本规范参与起草人： 韦 庆（江苏省辐射环境保护咨询中心）目录引言21范围12引用文件13 术语和计量单位13.1 探头13.2 线圈探头13.3 读出装置13.4 探头的各向异性14 概述15计量特性26 校准条件26.1 环境条件26.2 校准设备37校准项目和校准方法37.1校准项目37.2校准方法47.2.1外观及工作正常性检查47.2.2场强示值

3、（磁场强度或磁感应强度）47.2.3探头的各向异性58 校准结果表达69 复校时间间隔6附录A校准原始记录格式7附录B校准证书内页格式8附录C测量不确定度评定示例9C.1 磁场强度示值的测量不确定度评定9引言本规范依据JJF1071-2010国家计量校准规范编写规则和JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示中的要求编写。本规范主要针对频率范围30 Hz100 kHz的低频磁场测量仪，校准项目包括：场强示值和探头的各向异性。并在附录中给出了测量结果的不确定度评定示例。本规范为首次发布。II低频磁场测量仪校准规范1范围本规范适用于30 Hz100 kHz的低频磁场测量仪的校准。2引用文件

4、本规范引用下列文献：IEC 61786-1:2013关于人体暴露于1 Hz至100 kHz直流磁场、交流磁场及交流电场的测量 第1部分:测量仪器的要求（Measurement of DC magnetic, AC magnetic and AC electric fields from 1 Hz to 100 kHz with regard to exposure of human beings Part 1: Requirements for measuring instruments）。使用本规范时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。3 术语和计量单位3.1 探头probe测量仪器的输

5、入设备，通常单独形成一个部分，将被测量转换为合适的形式。3.2 线圈探头coil probe由线圈制成的磁场传感器，输出的感应电压与磁场对时间的导数成比例。3.3 读出装置readout device采集并测量探头的输出信号并显示场测量结果的电子装置。3.4 探头的各向异性anisotropy of the probe探头对于来自不同方向的场信号的输出响应差别。4 概述低频磁场测量仪用于测量低频磁场辐射大小，即场强，符号定义为S，分为 “磁场强度”，符号是H，单位是A/m，或者是“磁感应强度”，符号是B，单位是T， H和B之间有固定的换算关系。低频磁场测量仪的磁场探头为感应线圈，主要应用于医疗

6、卫生、环境保护和电磁兼容领域。低频磁场测量仪的电路结构如图1所示。测量仪由探头与读出装置两大部分构成。磁场信号被探头拾取产生电压信号，送入检波电路，经调理后进行模数转换。控制电路负责计算，供电，温度修正补偿，显示测量结果。低频磁场测量仪的探头由单个或者三个正交的线圈（又称感应线圈、探测线圈、拾取线圈，如图2所示）构成。图1 低频磁场测量仪的结构 图2线圈探头结构5计量特性低频磁场测量仪的计量特性见表1。表1 待校准低频磁场测量仪的计量特性参数场强测量范围频率范围磁场强度 (0.04880) A/m30 Hz100 kHz磁感应强度(0.06100) T注：磁场的频率响应和线性可以通过测量的磁场

7、示值计算得到，各向异性可以通过在0到360之间不同的角度处测量磁场并计算得到。6 校准条件6.1 环境条件环境温度：（235）相对湿度：80%供电电源：（22011）V，（501）Hz其它：无影响装置正常工作的电磁干扰及机械振动，使用的亥姆霍兹线圈需要远离大面积金属及导磁性材料。6.2 校准设备6.2.1正弦波发生器频率范围：30 Hz100 kHz频率稳定度：优于110-4/15min幅度范围：(0.0013)V幅度稳定度：优于1%/15min6.2.2低频电压表测量范围：(0.00110)V，30 Hz100 kHz最大允许误差：0.5%6.2.3低频功率放大器频率范围：30 Hz100

8、kHz最大输出功率：50 W谐波：-20dBc6.2.4亥姆霍兹线圈形状：圆形工作频率范围：30 Hz100 kHz线圈直径：1000 mm6.2.5电流监视器工作频率范围：30 Hz100 kHz额定电流：3 A输入输出伏安比：由上级校准证书确定6.2.6探头定位装置由非导磁材料制成，能适应不同直径的探头手柄6.2.7线缆等测试附件频率范围：30 Hz100 kHz7校准项目和校准方法7.1校准项目 a) 外观及工作正常性检查b) 场强（磁场强度或磁感应强度）示值，从频率响应和线性两个方面c) 探头的各向异性7.2校准方法7.2.1外观及工作正常性检查被校低频磁场测量仪的外观应完好，各开关、

9、按键、接口等没有故障，探头上不应有明显的机械损伤。按技术说明书规定时间预热，预热后应显示正常。将检查结果记录在表A.1中。7.2.2场强示值（磁场强度或磁感应强度）a) 按图3连接仪器，组成校准系统。所有测量仪器设备通电，按技术说明书规定时间预热。 图3校准原理图b) 使用探头定位装置，将低频磁场测量仪的探头以某一对准方式（X轴、Y轴或者Z轴）放入亥姆霍兹线圈中心位置，并记录该方式。探头的输出接口通过延长线与读出装置连接。c) 设定正弦波发生器频率为被校场探头的起始频率点；d) 设置信号发生器的输出幅度，并调节低频功率放大器的增益，使得低频磁场测量仪的示值在期望值附近，并记录在表A.2中。e)

10、 通过式（1）或式（2）计算得到亥姆霍兹线圈中心的实际场强值，并记录在表A.2中。 （1）或者 （2）式中：H磁场强度，A/m；B磁感应强度，T；0真空中的磁导率，H/m；V低频电压表测得的电压值，V；Kf电流监视器的伏安比，V/A；线圈匝数；线圈半径，m。f) 改变正弦波发生器的频率，重复d)到e)，直至完成所有频率点的校准。上述校准用于核查被校低频磁场测量仪的频率响应特性。g) 设定正弦波发生器的频率为工作频段内的某一频率。h) 设置正弦波发生器的输出幅度，并调节低频功率放大器的增益，使得低频磁场测量仪的示值在期望值附近，并记录在表A.2中。i) 通过式（1）或式（2）计算得到此时亥姆霍兹

11、线圈中心的实际场强值，并记录在表A.2中。j) 改变信号发生器的输出幅度，并调节低频功率放大器的增益，使得低频磁场测量仪的示值在下一个期望值附近，重复h)到i)，直至完成该频率下所有场强值的校准。上述校准用于核查被校低频磁场测量仪的线性。7.2.3探头的各向异性a) 按图3连接仪器，组成校准系统。所有测量仪器设备通电，按技术说明书规定时间预热。b) 使用探头定位装置，将低频磁场测量仪的探头放入亥姆霍兹线圈中心位置，探头手柄与线圈平面成45角或者用户要求的其他角度。c) 设置正弦波发生器的频率和幅度，并调节低频功率放大器，使得校准系统的中心场强为期望的标准场强值，该标准场强值通过式（1）或式（2

12、）计算。d) 以探头手柄作为旋转轴，将探头按照步进方式完整地旋转360，在表A.3中记录下每个角度对应的被校场强示值Si，在该组数据中找到最小值Smin和最大值Smax，利用公式（3）计算出探头的各向异性值A。 (3)8 校准结果表达校准结果应在校准证书上反应，校准证书应至少包括以下信息：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

13、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声明；p) 未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明。9 复校时间间隔由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的，因此，送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。建议复校时间间隔为1年。附录A校准原始记录格式校准原始记录格式表A.1 外

14、观及工作正常性检查项目检查结果外观工作正常性表A.2 场强示值(沿_轴方向)频率被校示值实际值表A.3探头的各向异性频率相对起始位置的角度()被校示值04590315360最大场强： 最小场强： 各向异性A： 附录B校准证书内页格式校准证书内页格式表B.1 场强示值(沿_轴方向)频率被校示值实际值校准不确定度(k=2)表B.2 探头的各向异性频率场强值各向异性附录C测量不确定度评定示例测量不确定度评定示例C.1 磁场强度示值的测量不确定度评定C.1.1 测量模型 (C.1)式中：Hx磁场强度实际值，A/m；V低频电压表测得的电压值，V；Kf电流监视器的伏安比值，V/A；线圈匝数，N=5；线圈半

15、径，m；HNU场不均匀性引入的修正值；HENV环境电磁噪声引入的修正值；HPP探头定位不准引入的修正值。C.1.2不确定度来源如下：1）测量重复性引入的标准不确定度u1；2）低频电压表测量不准引入的标准不确定度u2；3）电流监视器比值不准引入的标准不确定度u3；4）线圈匝数不准引入的标准不确定度u4；5）线圈半径不准引入的标准不确定度u5；6）亥姆霍兹线圈制作不理想引入的标准不确定度u6； 7）场不均匀性引入的标准不确定度u7；8）环境电磁噪声引入的标准不确定度u8；9）探头定位不准引入的标准不确定度u9。C.1.3 标准不确定度分量的评定1）测量重复性引入的相对标准不确定度u1各种随机因素导

16、致的不确定度，用A类方法评定。校准点为1 A/m ，100 kHz，重复测量n（n=6）次，实际值分别为1.004,1.001,1.001,1.001,1.002,1.003（单位：A/m），算术平均值为1.002 A/m，用贝塞尔公式计算得到单次测量值的实验标准偏差s（y）为0.0013 A/m。校准值由m（m=1）次读数的算术平均值得到，故由重复性引起的测量不确定度分量（绝对量）用下式计算得到：2）低频电压表测量不准引入的标准不确定度u2用B类方法评定。以校准1 A/m ，100 kHz为例，低频电压表的示值为0.282 V，技术说明书上仪器的测量不确定度为0.128%（k=2），则：3）

17、电流监视器比值不准引入的标准不确定度u3用B类方法评定。电流监视器在使用前需经过进行校准，获得Kf并应用到场强计算中。100 kHz时，Kf=2.038 V/A，校准证书上提供的不确定度优于0.5%（k=2）。则：4）线圈匝数不准引入的标准不确定度u4用B类方法评定。如果线圈的匝数较多，在获得匝数时难免需要进行测量产生误差。当亥姆霍兹线圈为5匝时，此项误差可以忽略。假设为均匀分布，k=，则：5）线圈半径不准引入的标准不确定度u4用B类方法评定。线圈半径使用校准证书上的数据，r0.5 m，校准证书上提供的不确定度为0.05%（k=2），则：6）亥姆霍兹线圈制作不理想引入的标准不确定度u6用B类方

18、法评定。亥姆霍兹线圈制作不理想的因素包括半径误差、间距误差、失配，体现在对0.7155这个值的影响上。该影响量不大于0.1%，假设为均匀分布，k=，则：7）场不均匀性引入的标准不确定度u7用B类方法评定。在对低频磁场测量仪进行校准时，磁场信号穿过探头感应线圈的中心，并与线圈平面垂直，探头感应线圈区域内所有位置的磁场强度被认为都等于中心场强，而实际上感应线圈平面内磁场分布并不均匀。当感应线圈的直径为10cm，亥姆霍兹线圈的半径为50 cm时，计算结果显示，场不均匀性导致的相对偏差范围为(01.5) %，区间半宽为0.75%，假设为均匀分布，k=，则：8）环境电磁噪声引入的标准不确定度u8用B类方法评定。被校低频磁场测量仪上显示的磁场噪声最大为0.024 A/m，以校准1A/m为例，噪声引入的相对偏差为(02.4)%，区间半宽为1.2%，假设为均匀分布，k=，则：9）探头定位不准引入的标准不确定度u9用B类方法评定。使用精确地探头定位技术，此项误差可以忽略。假设为均匀分布，k=，则：C.1.4 合成标准不确定度磁场强度测量不确定度主要分量见表C.1表C.1