电阻分压箱法校准多功能标准源直流电压的测量不确定度评定

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　　【摘要】 电阻分压箱法作为JJF 1638-2017《多功能标准源校准规范》中直流电压的校准方法，常用于校准高精度低电压信号。本文介绍了电阻分压箱法校准多功能标准源直流电压的测量不确定度评定方法与评定实例，为评定多功能标准源直流电压的测量不确定度提供參考。
　　【关键词】 直流电压;电阻分压箱;不确定度评定
　　Abstract： The resistance voltage divider method is used as a method for calibrating DC voltage in JJF 1638-2017 Calibration Specification for Multifunction Standard Sources，which is often used to calibrate high-precision and low-voltage signals.This paper introduces the measurement uncertainty evaluation method and evaluation examples of the DC voltage of the multifunction standard sources calibrated by the resistance divider box method，which provides a reference for evaluating the measurement uncertainty of the DC voltage of the multifunction standard sources.
　　Key words： DC voltage;resistance divider box;uncertainty
　　多功能标准源校准是数字显示的高精度的标准信号源。能输出包括直流电压在内的5种电信号。其主要由电源供应单元、参考标准单元、放大单元、输出缓冲单元、控制单元等部分组成。JJF 1638-2017《多功能标准源校准规范》中规定直流电压校准范围为±10 mV～±1000 V。一般针对多功能标准源校准直流电压在±100 mV～±1000 V范围内的输出信号，可利用高精度数字多用表直接进行校准。而针对±10 mV～±100 mV的电压输出，由于高精度数字多用表的量程和精度限制，无法直接校准，只能采用电阻分压箱法进行校准。
　　本文对多功能标准源直流电压10 mV的输出开展校准并进行不确定度评定。
　　1 测量原理
　　1.1 测量依据
　　JJF 1638-2017《多功能标准源校准规范》。
　　1.2 测量设备
　　测量设备包括直流电压参考标准、电阻分压箱、数字多用表组成。
　　1.3 环境条件
　　环境温度：（20±2） ℃;相对湿度：不大于75%;供电电源：电压（220±22） V，频率（50±0.5） Hz。
　　1.4 校准方法
　　校准多功能标准源直流电压10 mV输出采用电阻分压箱法，直流参考标准输出端与电阻分压箱输入端连接，电阻分压箱100：1分压比例点的输出端与过渡数字多用表连接。直流参考标准输出标准1 V电压值，通过电阻分压箱100：1分压比例点，将其转化为10 mV电压值输入到过渡数字多用表中并作为标准值。再利用被校准多功能标准源直接输出10 mV直流电压到过渡数字多用表并作为实际值。
　　2 测量模型及不确定度传播率
　　2.1 测量模型
　　校准多功能标准源的输出电压值为：
　　2.2 不确定度传播率
　　3 标准不确定度的评定
　　3.1 由直流电压参考标准引入的标准不确定度[uxn]
　　3.1.1 由直流电压参考标准年稳定引入的标准不确定度[uxn1]
　　根据历年上级检定证书判断直流电压参考标准1 V输出点年稳定性为[U=1.3×10-6]，包含因子[k=2]。
　　3.1.2 由直流电压参考标准上级传递准引入的标准不确定度[uxn2]
　　3.2 由电阻分压箱引入的标准不确定度[uxk]
　　3.2.1 由电阻分压箱年稳定引入的标准不确定度[uxk1]
　　3.2.2 由电阻分压箱上级传递准引入的标准不确定度[uxk2]
　　根据上级给出检测证书值[Urelxk2=8×10-6]，包含因子[k=2]。
　　3.3 由被校准多功能标准源引入的标准不确定度[uΔx]
　　3.3.1 由过渡数字多用表测量被校准多功能标准源的输出电压读数的重复性引入的标准不确定度分量[uΔx1]
　　用A类标准不确定度评定。由过渡数字多用表测量被校准多功能标准源输出10 mV直流电压读数，如表1所示。
　　3.3.2 由被校准多功能标准源的有限分辨力引入的标准不确定度分量[uΔx2]
　　4 合成标准不确定度的评定
　　4.1 主要标准不确定度汇总
　　主要标准不确定度汇总如表2所示。
　　4.2 合成标准不确定度的计算
　　以上各项标准不确定度分量是互不相关的，所以合成标准不确定度为：
　　5 扩展不确定度的评定
　　6 结语
　　本文介绍了电阻分压箱法校准多功能标准源直流电压的校准方法和校准过程并以校准10 mV直流电压为例给出了测量不确定度的评定过程。满足JJF 1638-2017《多功能标准源校准规范》的要求，为多功能标准源直流小电压的校准和不确定度的评定提供借鉴。
　　【参考文献】
　　[1] 倪育才.实用测量不确定度评定[M].北京：中国质检出版社，2016.
　　[2] 多功能标准源校准规范：JJF 1638-2017[S].
　　[3] 测量不确定度评定与表示：JJF 1059.1-2012[S].
　　[4] 张健.多功能标准源直流电压校准方法的探讨[J].计量与测试技术，2019（11）：72-73.
　　【作者简介】杨丽（1962-），女，高级工程师，学士，研究方向为电磁学计量。
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