巨峰分流器的管理与校准.doc

乐清巨峰计器配件有限公司乐清巨峰计器配件有限公司是浙江一家生产经营；分流器，肖特基模块，逆变分流器，环保分流器，直流分流器 电焊机分流器，高频电源分流器 环保型分流器，精密分流器，电流表分流器 的高新技术企业一、问题的提出直流大电流的准确计量在电化学、电冶金行业生产管理中占有重要的地位直流大电流测量不准确的直接后果是生产工艺技术条件不能优化，从而降低了电能利用率和经济效益，严重制约企业管理、技术进步同时，直流大电流测量的不准确对产品质量亦有着直接影响，如在电镀中镀层的厚度与电流的大小及通电时间成正比，当不能准确测量电流时其镀层厚度也就无法保证，保证产品质量也就成了一句空话在工业生产和科学实验中，通常用分流器及配套的二次仪表来测量电路中的大电流对直流大电流测量设备的校准是通过校准（检定）分流器和二次仪表来实现的分流器是测量系统的重要部件，在我公司主要应用于产品试验设备及热处理车间，用于10A以上直流大电流的测量目前国家尚无分流器的校准规范，致使分流器的校准工作无法进行本课题拟针对分流器的校准进行研究，研究其校准方法，使分流器的校准做到有法可依，有据可查，使其校准工作统一化、文件化，有力保障航空军品性能测试的可靠性、统一性及一致性。

同时，如果二次仪表的选择、校准或使用不当将对测量的准确性产生较大的影响，而且这种影响通常是隐性的，是一种方法误差为此，有必要对分流器的管理与校准进行研究考虑到此类大电流的准确度较低，一般均在5级以下，因此对0.5级以下分流器的校准是本课题研究的重点二、分流器的校准★方案设想分流器一般做成四端钮电阻形式（两个电流端、两个电位端）当有电流流过分流器时，在其电位端上会产生相应的电动势，通过测量电动势的大小来确定流过电路中的电流大小因此，可利用欧姆定律测试分流器阻值与其理论值进行比较，确定其冷态下是否合格，研究分流器冷态及热态下电阻值的变化，绘制其变化曲线为确定其校准方法的可行性，须对以下项目进行试验，并对试验结果进行分析：1．测量重复性试验，要求：  ……………………………………（1）式中：s——测量重复性；δ——分流器允许误差极限2．短期稳定性试验，要求：  ……………………………………（2）式中：S——短期稳定性3．长期复现性试验，要求：  …………………………………（3）式中：Sm——长期复现性4．温度影响试验，要求：  ……………………………………（4）式中：γT——温度影响★方案实施及试验结果分析校准不同等级的分流器选用的测量标准不同，现以校准0.5级，300A/75mV的分流器为例加以分析。

1．测量重复性试验室温条件下，在分流器的两电流端通以电流I0（用XF30-I直流多功能校准仪作为电流源提供电流，取I0=30A），1分钟后在两电位端检测其电动势V0（用HP34420A数字多用表检测）重复测量10次，测量数据见表1表1  测量重复性试验数据次  数        1        2        3        4        5        6        7        8        9        10电压测量/mV        7.490        7.492        7.491        7.500        7.493        7.493        7.487        7.492        7.494        7.495计算电阻/uΩ        247.67        249.73        249.70        250.00        249.77        249.77        249.57        249.73        249.80        249.83用贝塞尔公式计算测量重复性，得：结论：测量重复性满足试验预期要求。

2．短期稳定性试验室温条件下，在分流器的两电流端通以电流I0（用XF30-I直流多功能校准仪作为电流源提供电流，取I0=30A），每隔1分钟读取两电位端的电动势V0（用HP34420A数字多用表检测）记录30分钟内检测的电动势的最大与最小值，数据见表2用极差法计算短期稳定性，得：结论：短期稳定性满足试验预期要求表2  短期稳定性试验数据极  值        最大值        最小值电压测量/mV        7.507        7.493计算电阻/uΩ        250.23        249.773．长期复现性试验每隔一段时间（一个月以上），在室温条件下，在分流器的两电流端通以电流I0（用XF30-I直流多功能校准仪作为电流源提供电流，取I0=30A），1分钟后在两电位端检测其电动势V0（用HP34420A数字多用表检测），重复测量10次，测量数据见表3表3  长期复现性试验数据测量时间测量次数        20070515        20070615        20070718        200708211        7.490        7.494        7.493        7.4992        7.492        7.496        7.497        7.4843        7.491        7.498        7.496        7.4914        7.500        7.497        7.495        7.4915        7.493        7.496        7.497        7.4966        7.493        7.496        7.497        7.4957        7.487        7.495        7.496        7.4958        7.492        7.494        7.497        7.4959        7.494        7.494        7.496        7.49310        7.495        7.491        7.492        7.496电压平均值 /mV7.493        7.495        7.496        7.494计算电阻 /uΩ249.76        249.84        249.85        249.78按式（5）计算电压（测量）平均值 ，按式（6）计算电阻值 ，计算结果填入表3中。

  ………………………………………（5）  ………………………………………（6）用贝塞尔公式计算长期复现性，得：结论：长期复现性满足试验预期要求4．温度影响试验对现场使用的分流器的温度进行测试，发现正常使用时分流器的温度均不超过60℃，因此实际试验时温度上限选择为70℃将分流器置于恒温箱内，设置恒温箱温度，在分流器的两电流端通以电流I0（用XF30-I直流多功能校准仪作为电流源提供电流，取I0=30A），1分钟后在两电位端检测其电动势Vt（用HP34420A数字多用表检测），测量数据见表4按式（7）进行分流器的实际电阻值，按式（8）计算分流器的温度影响，计算结果填入表4中表4  温度影响试验数据温度/℃        20        30        40        50        60        70电压测量/mV        7.493        7.502        7.510        7.517        7.520        7.523计算电阻/uΩ        249.77        250.07        250.33        250.57        250.67        250.77温度影响/%        0.00        0.12        0.23        0.32        0.36        0.40………………………………………………(7)………………………………………(8)  根据表4绘制温度影响曲线如图1所示。

图1 温度影响图结论：温度影响满足试验预期要求★验证室温条件下，在分流器的两电流端通以不同电流I（用XF30ZA-3直流电流校准仪提供，电流范围0~300A，准确度等级0.1级），1分钟后在两电位端检测其电动势V（用HP34420A数字多用表检测），测量数据见表5表5  不同电流下分流器校准数据输入电流/A        30        100        200        300电压测量/mV        7.495        25.011        50.029        75.058计算电阻/uΩ        249.83        250.11        250.14        250.19误 差 值/ %        -0.07        0.04        0.06        0.08由表5知：不同电流下，分流器的校准数据差值不大于0.15%，可满足分流器的校准要求三、直流低阻表的校准在工业生产和科学实验中，通常用毫伏表作为与分流器配套的二次仪表来测量电路中的大电流如果二次仪表的选择、校准或使用不当将对测量的准确性产生较大的影响，而且这种影响通常是隐性的，是一种方法误差。

与分流器配套使用，用于测量直流大电流的二次仪表主要有直流数字毫伏表和模拟式直流毫伏表两种，考虑到价格及使用环境因素通常选择模拟式直流毫伏表，也正因为选择了模拟式直流毫伏表才使大电流测量问题变得复杂起来★校准低内阻直流毫伏表存在的问题模拟式直流毫伏表是模拟指示仪表的一种，它的校准可依据《JJG124-2005电流表、电压表、功率表及电阻表检定规程》进行但由于结构的特殊性（内阻较低），它的校准往往会带来很大的方法误差依据JJG124-2005检定规程中第19条“检定带‘定值分流器’和‘定值附加电阻’的仪表，应将仪表和附件分别检定，仪表不应超过允许误差”之规定对其校准时，应注意标准源内阻、标准源与被检仪表连接导线对被检仪表的影响，有时这些影响可能是致命的下面对这些影响进行讨论：设直流毫伏表的内阻为R0，指示值为U，校准时连接导线的电阻为 ，标准源示值为E，内阻为 ，则校准线路图简化如下： 一般仪表校准时，均认为是在理想状态下进行的，忽略连接导线和标准源的内阻，即认为 ，此时 由于直流毫伏表本身的内阻R0很小，一般仅为几欧姆，此时连接导线和标准源的内阻就不能忽略了，此时有：   当忽略连接导线和标准源的内阻时，将产生 的方法误差， 的大小按下式确定：   当 时（ 为被检仪表等级指数），由连接导线和标准源的内阻引起的方法误差可忽略，此时有：   在实际的检定工作中，由于很多标准源未给出内阻这一技术指标，而仅对连接导线给出了要求，如潍坊计算机公司的DO30E数字式三用表校验仪要求“被检仪表用小于 的导线与仪器输出端子连接”，上海电表厂的XF30多功能校准源要求“ 大电流输出时，连接导线截面积应大于 ，长度小于 ”，同时也不可能知道每一个被检仪表的内阻，所。