鉗形電流表校準時的測量不確定度分析(一)
來源:Fluke | 作者:廣州泰息特 | 發布時間: 2020-02-25 | 1760 次瀏覽 | 分享到:

隨著工業和技術的發展,鉗形電流表大量應用于科研生產當中。由于它不需要斷開電流回路,只需用鉗頭夾住電流回路的導線,就可以直接測量回路中的電流,使用非常的方便?,F代的鉗表,既可以通過互感器原理測量交流電流,也可以通過霍爾元件實現對直流電流的測量,不僅成百上千安培的大電流可以測量,如今毫安級的環路小電流也可以精確測量,同時不少鉗形表還兼有電壓測量和電阻測量功能,所以其應用越來越廣泛。隨著鉗形表使用越來越多,送檢量也越來越大。

如何校準鉗形電流表?校準鉗形表時,首先要根據被檢表和校準器的不確定度指標的比率是否大于3:1,即TUR>3,來判斷校準器是否可以滿足被檢表校準的要求。滿足要求時方可開展校準工作。

鉗形電流表校準時的測量不確定度可以劃分為A類和B類不確定度,其中A類不確定度來源于對鉗形表測量結果的抖動性和重復性的統計分析,B類不確定度來源于校準所用標準器的指標、被檢表讀數分辨力、引線誤差、環境溫度影響等。

測量不確定度分析中,標準器的不確定度分量不同,且計算過程相對復雜,因此,這里著重對這部分內容進行重點說明。由于鉗形電流表測量范圍很寬,不同的測量范圍,在標準器的選擇上也不同,毫安級直流鉗形表用單臺校準源即可校準,1000A以下鉗形表需要校準源加校準線圈,1000A以上大電流鉗形表則需要校準器、校準線圈及電流放大器。下面逐一對這三種校準方案的標準的不確定度進行分析。


鉗形表校準時標準器的不確定度


1.毫安級直流鉗形表的校準

1.1校準方法

毫安級直流鉗形表多用于工業生產現場變送器4-20mA直流電流的測量,例如福祿克的771/772/773,它們一般采用霍爾元件進行測量,電流測量范圍是從0~100mA,鉗口很小,可以選用比較流行的Fluke 5500A、5502A、5520A、5522A等多產品校準器直接校準。如圖所示,將福祿克55xxA系列校準器的電流端的HI和LO端用一根導線直接連接起來,構成一個單匝線圈,然后用鉗表鉗頭直接夾住電流導線,設置55xxA輸出鉗形表測量范圍的mA電流,就可以校準這些鉗形表了。


1.2標準器不確定度分析

我們以Fluke 772 做被檢鉗形表,并選擇Fluke 5522A做校準器來看一下它們之間的TUR。查閱Fluke 772說明書可知它的直流電流測量準確度是±(0.2%讀數+5個字)(0~20.99mA)和±(1%讀數+5個字)(21.0~100.0mA)。當校準點是直流20mA時,772鉗形表此時的分辨力是0.01mA,1年準確度是±(20*0.2%+0.05)=±0.09mA。由于772 鉗表鉗口的直徑很小,剛好容納下電流輸出導線,此時導線構成的單匝線圈的不確定度可以忽略,校準系統的不確定度主要是校準器5522A的直流電流輸出不確定度。5522A在輸出20mA電流時的1年不確定度指標是±(100ppm輸出+0.25μA),99%置信度水平,即±(100ppm*20mA+0.25μA)=±0.00225mA。

B類不確定度的一個分量uB1來自于校準標準,此例即5522A的20mA輸出的1年總不確定度,因此:

以上是毫安級直流鉗形表的校準,為了更細致地分析鉗形電流表校準時的測量不確定度,我們會分三回詳細講解相關知識和應用。


下回的應用文章中將介紹:

  • 1000A以下鉗形電流表的校準

  • 1000A以上大電流鉗形表的校準


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