JJF 2112-2024 微電位計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范

中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF2112—2024微電位計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforMicropotentionmeters2024-06-14發(fā)布2024-12-14實(shí)施國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局發(fā)布JJF2112—2024微電位計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationforMicropotentionmeters→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→ →→→→→→→→→→→→→→→→歸口單位:全國(guó)無線電計(jì)量技術(shù)委員會(huì)起草單位:中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院本規(guī)范委托全國(guó)無線電計(jì)量技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)解釋JJF2112—2024本規(guī)范起草人:黃見明(中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院)聶梅寧(中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院)陶毅(中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院)JJF2112—2024Ⅰ引言 1范圍 (1)2概述 (1)3計(jì)量特性 (2)4校準(zhǔn)條件 (2)4.1環(huán)境條件 (2)4.2校準(zhǔn)用設(shè)備 (2)5校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法 (3)5.1外觀及工作正常性檢查 (3)5.2射頻-直流差 (3)6校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá) (5)7復(fù)校時(shí)間間隔 (6)附錄A原始記錄內(nèi)頁格式 (7)附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式 (8)附錄C校準(zhǔn)不確定度評(píng)定示例 (9)JJF2112—2024ⅡJJF1071—2010《國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》、JJF1001—2011《通用計(jì)量術(shù)語及定義》和JJF1059.1—2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》共同構(gòu)成支撐本規(guī)范修訂工作的基礎(chǔ)性系列規(guī)范。本規(guī)范代替JJG422—1986《WD-1型微電位計(jì)》。與JJG422—1986相比,除編輯性修改外,本規(guī)范主要技術(shù)變化如下:—檢定規(guī)程改為校準(zhǔn)規(guī)范,名稱改為《微電位計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范》;—射頻-直流差校準(zhǔn)由電壓法修改為電流法;—頻率范圍由1kHz~500MHz擴(kuò)展為1kHz~1GHz。本規(guī)范歷次版本發(fā)布情況為:—JJG422—1986。JJF2112—20241微電位計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于頻率范圍在1kHz~1GHz、電壓范圍在100μV~300mV的微電位計(jì)的校準(zhǔn)。2概述微電位計(jì)在1kHz~1GHz范圍內(nèi)可提供100μV~300mV的電壓值。微電位計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、輸出阻抗低,可以用來校準(zhǔn)毫伏表、選頻表、示波器、信號(hào)發(fā)生器、接收機(jī)和其他小電壓設(shè)備。微電位計(jì)由超高頻真空熱偶、圓盤電阻和腔體3部分組成(見圖1)。當(dāng)直流或射頻電流加入輸入端時(shí),在輸出端就得到輸出電壓,其大小等于輸入電流與輸入電阻(即圓盤電阻R0)的乘積。若微電位計(jì)有良好的頻響,且直流或射頻電流輸入時(shí),熱偶輸出保持不變,則射頻輸出電壓就等于直流輸出電壓。實(shí)際上,隨著頻率的增加,射頻輸出電壓并不等于直流輸出電壓,這就是射頻-直流差。δf=(-1)×100%式中:δf—射頻-直流差;0Vf—交流電壓測(cè)量值;Vf—直流電壓測(cè)量值。0微電位計(jì)經(jīng)校準(zhǔn)確定射頻-直流差δf后,就可校準(zhǔn)以上所述的小電壓設(shè)備。圖1微電位計(jì)原理示意圖JJF2112—202423計(jì)量特性射頻-直流差頻率范圍:1kHz~1GHz;電壓范圍:100μV~300mV;最大允許誤差:±2.0%(1mV~300mV);±2.5%(100μV~1mV)。注:以上指標(biāo)不是用于合格性判別,僅供參考。4校準(zhǔn)條件4.1環(huán)境條件a)環(huán)境溫度:(23±5)℃。不應(yīng)有明顯的氣流,在一個(gè)測(cè)試周期內(nèi),溫度變化不應(yīng)有明顯波動(dòng)。b)相對(duì)濕度:≤80%。c)供電電源:電壓(220±11)V,頻率(50±1)Hz。d)其他:周圍無影響校準(zhǔn)系統(tǒng)正常工作的機(jī)械振動(dòng)和電磁干擾。4.2校準(zhǔn)用設(shè)備4.2.1標(biāo)準(zhǔn)微電位計(jì)頻率范圍:1kHz~1GHz。電壓范圍:100μV~300mV。射頻-直流差最大允許誤差:1mV~300mV:±1.2%;100μV~1mV:±1.5%。4.2.2直流電壓表電壓范圍:100μV~300mV;最大允許誤差:±0.1%。4.2.3直流電流表電流范圍:100nA~100mA;最大允許誤差:±0.01%。4.2.4納伏表分辨力:≤1μV。4.2.5直流電壓源輸出電流:大于20mA;穩(wěn)定度:≤10-5min-1。4.2.6高頻電壓表頻率范圍:1kHz~1GHz;電壓范圍:30μV~300mV;JJF2112—20243分辨力:≤±0.01dB。4.2.7信號(hào)發(fā)生器頻率范圍:1kHz~1GHz;輸出功率不小于20dBm。4.2.8隔離衰減器頻率范圍:1kHz~1GHz;衰減量:10dB;電壓駐波比:≤1.05。5校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法功能性檢查及校準(zhǔn)項(xiàng)目見表1。表1校準(zhǔn)項(xiàng)目序號(hào)校準(zhǔn)項(xiàng)目1外觀及工作正常性檢查2射頻-直流差5.1外觀及工作正常性檢查5.1.1被校微電位計(jì)送校時(shí)應(yīng)帶有必要的附件。5.1.2被校微電位計(jì)應(yīng)無機(jī)械損傷。5.2射頻-直流差a)根據(jù)被校微電位計(jì)的電壓量程選擇標(biāo)準(zhǔn)微電位計(jì)并預(yù)定好輸出電壓值,使兩個(gè)微電位計(jì)的熱偶輸出電壓均大于1000μV。b)按圖2連接儀器(開機(jī)前應(yīng)把直流源的輸出調(diào)到最小,以免燒毀熱偶)。圖2射頻-直流差測(cè)量連接框圖c)逐漸增加直流源輸出,使得熱偶指示器的示值接近被校微電位計(jì)的額定值,記JJF2112—20244錄下直流電流測(cè)量?jī)x的電流值和直流電壓測(cè)量?jī)x的電壓值,然后將直流源輸出調(diào)到最小,按公式(1)計(jì)算出被校微電位計(jì)的電阻值;式中:R2—被校微電位計(jì)的電阻值式中:R2—被校微電位計(jì)的電阻值,Ω;U2—被校微電位計(jì)電壓,V;I2—被校微電位計(jì)電流,A。d)用標(biāo)準(zhǔn)微電位計(jì)替換被校微電位計(jì),按步驟c)進(jìn)行校準(zhǔn)并計(jì)算出電阻值R2。e)把直流源和信號(hào)發(fā)生器的輸出調(diào)到最小,按圖3連接儀器。將S1、S2分別接到“2”和“4”。信號(hào)發(fā)生器調(diào)到1MHz,逐漸增加信號(hào)發(fā)生器輸出電壓,使過渡指示器指示到預(yù)定的電壓值,并由熱偶指示器讀得熱電勢(shì)值為E1或平衡指零,然后將信號(hào)發(fā)生器輸出調(diào)到最小。圖3射頻-直流差測(cè)量連接框圖f)將S1、S2分別接到“1”和“3”。逐漸增加直流源輸出,使得熱偶指示器的示值為E1或平衡指零,記錄下直流電流測(cè)量?jī)x的讀數(shù),然后將直流源輸出調(diào)到最小。g)改變直流源輸出極性,逐漸增加直流源輸出電壓,使得熱偶指示器的示值仍為E1或平衡指零,記錄下直流電流測(cè)量?jī)x的讀數(shù),然后將直流源輸出調(diào)到最小。按公式(2)計(jì)算出平均電流式中:I=(|I正|+|I反|)/2式中:I1—標(biāo)準(zhǔn)微電位計(jì)平均電流,A;I正—標(biāo)準(zhǔn)微電位計(jì)正向電流,A;I反—標(biāo)準(zhǔn)微電位計(jì)反向電流,A。h)把直流源和信號(hào)發(fā)生器的輸出調(diào)到最小,用被校微電位計(jì)替換標(biāo)準(zhǔn)微電位計(jì)。i)將S1、S2分別接到“2”和“4”。在1MHz上調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器輸出電壓,使過JJF2112—20245渡指示器示值仍為A,由熱偶指示器讀得熱電勢(shì)值為E2或平衡指零后,將信號(hào)發(fā)生器輸出調(diào)到最小。j)將S1、S2分別接到“1”和“3”。逐漸增加直流源輸出,使得熱偶指示器的示值為E2或平衡指零,記錄下直流電流測(cè)量?jī)x的讀數(shù),然后將直流源輸出調(diào)到最小。k)改變直流源輸出極性,逐漸增加直流源輸出電壓,使得熱偶指示器的示值仍為E2或平衡指零,記錄下直流電流測(cè)量?jī)x的讀數(shù),然后將直流源輸出調(diào)到最小。按公式(3)計(jì)算出平均電流式中:I=(|I正|+|I反|)/2式中:I2—被校微電位計(jì)平均電流,A;I正—被校微電位計(jì)正向電流,A;I反—被校微電位計(jì)反向電流,A。l)按公式(4)計(jì)算被校微電位計(jì)的射頻-直流差S2,并記錄在附錄A的表格中。式中:S2—被校微電位計(jì)的射頻-直流差;S1—標(biāo)準(zhǔn)微電位計(jì)的射頻-直流差; I1—標(biāo)準(zhǔn)微電位計(jì)的平均電流,A;R1—標(biāo)準(zhǔn)微電位計(jì)的電阻值,Ω;I2—被校微電位計(jì)平均電流,A;R2—被校微電位計(jì)的電阻值,Ω;|Z|—過渡指示器的輸入阻抗折算到電阻端面的阻抗值(本次校準(zhǔn)開始前可用網(wǎng)絡(luò)分析儀或阻抗分析儀測(cè)出),Ω。m)被校微電位計(jì)頻率范圍的其他頻率點(diǎn)的射頻-直流差分別按步驟e)~l)進(jìn)行校準(zhǔn)。n)其他量程的微電位計(jì)按步驟a)~m)進(jìn)行校準(zhǔn)。6校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報(bào)告應(yīng)至少包含以下信息:a)標(biāo)題:“校準(zhǔn)證書”;b)實(shí)驗(yàn)室名稱和地址;c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)(如果與實(shí)驗(yàn)室的地址不同);d)證書的唯一性標(biāo)識(shí)(如編號(hào)),每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識(shí);e)客戶的名稱和地址;f)被校對(duì)象的描述和明確標(biāo)識(shí);g)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期,如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時(shí),應(yīng)說明被校對(duì)象的JJF2112—20246接收日期;h)如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時(shí),應(yīng)對(duì)被校樣品的抽樣程序進(jìn)行說明;i)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識(shí),包括名稱及代號(hào);j)本次校準(zhǔn)所用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明;k)校準(zhǔn)環(huán)境的描述;l)校準(zhǔn)結(jié)果及其測(cè)量不確定度的說明;m)對(duì)校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說明;n)校準(zhǔn)證書簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識(shí);o)校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校對(duì)象有效的說明;p)未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn),不得部分復(fù)制證書的聲明。7復(fù)校時(shí)間間隔微電位計(jì)復(fù)校時(shí)間間隔由用戶根據(jù)使用情況自行確定,推薦為1年。JJF2112—20247附錄A原始記錄內(nèi)頁格式表A.1信息被測(cè)腔體串號(hào)被測(cè)熱絲電流mA被測(cè)電阻串號(hào)標(biāo)準(zhǔn)腔體串號(hào)表A.2微電位計(jì)圓盤電阻值名稱電流值A(chǔ)電壓值V電阻值Ω正反向標(biāo)準(zhǔn)微電位計(jì)R1被測(cè)微電位計(jì)R2表A.3射頻-直流差頻率MHz被測(cè)熱偶電壓E2mV被測(cè)輸出電壓AmV被測(cè)熱偶電流I2A標(biāo)準(zhǔn)熱偶電壓E1mV標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓AmV標(biāo)準(zhǔn)熱偶電流I1A射頻-直流差S2%1…1000JJF2112—20248附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式表B.1信息腔體串號(hào)熱絲電流mA電阻串號(hào)電阻值Ω表B.2射頻-直流差頻率MHz射頻-直流差%U(k=2)1…1000JJF2112—20249附錄C校準(zhǔn)不確定度評(píng)定示例C.1射頻-直流差測(cè)量不確定度評(píng)定C.1.1測(cè)量模型根據(jù)射頻-直流差測(cè)量結(jié)果誤差公式可以建立被測(cè)量的測(cè)量模型,計(jì)算測(cè)量誤差的公式如下:式中:δf—射頻-直流差;Vf—交流電壓測(cè)量值;Vf0—直流電壓測(cè)量值。依據(jù)不確定度傳播律,當(dāng)輸入量彼此獨(dú)立,不確定度不相關(guān)時(shí),對(duì)公式中的各個(gè)分量求偏導(dǎo)數(shù),可得到各輸入量的不確定度分量。合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc由下式表示:由此得出射頻-直流差的測(cè)量不確定度為:C.1.2不確定度來源和標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定根據(jù)公式(4)可知,微電位計(jì)的不確定度,由下列幾部分組成(以1000MHz、10mV上WD2-11微電位計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)微電位計(jì)為例)。C.1.2.1標(biāo)準(zhǔn)微電位計(jì)最大允許誤差引入的不確定度分量u1對(duì)于頻率1000MHz電壓值在10mV量程的點(diǎn),標(biāo)準(zhǔn)微電位計(jì)最大允許誤差為±δA=±0.48%,按均勻分布,此不確定度分量為:C.1.2.2過渡指示器毫伏表NRVD最大允許誤差引入的不確定度分量u2根據(jù)毫伏表NRVD的技術(shù)指標(biāo),以及考慮到是及時(shí)替代和指示器非線性,在大于10.00mV時(shí)最大允許誤差為±δB=±0.1%,按均勻分布,此不確定度分量為:C.1.2.3標(biāo)準(zhǔn)微電位計(jì)WD2-11熱電勢(shì)E1的指示誤差引入的不確定度分量u3WD2-11工作于額定值的1/10,E1>100.00μV,由于是及時(shí)替代,熱偶指示器=JJF2112—2024C.1.2.4被測(cè)微電位計(jì)熱電勢(shì)E2的指示誤差引入的不確定度分量u4被測(cè)微電位計(jì)工作于額定值,E2>11.000mV,熱電勢(shì)大而又為及時(shí)替代,最大允許誤差為±δD=±0.03%,按均勻分布,此不確定度分量為:C.1.2.5直流替代時(shí),對(duì)應(yīng)于E1、E2的替代電流I1/I2的誤差引入的不確定度分量u5I1和I2都是3458A數(shù)字電壓表在標(biāo)準(zhǔn)電阻R上讀數(shù),I1/I2讀數(shù)的比值取決于讀數(shù)的相對(duì)變化,即誤差取決于隨機(jī)量的變化,在取五位穩(wěn)定讀數(shù)時(shí),末位變化2~3個(gè)字,最大允許誤差為±δE=±0.06%,按三角分布,此不確定度分量為:C.1.2.6標(biāo)準(zhǔn)微電位計(jì)和被測(cè)微電位計(jì)的圓盤電阻R1/R2的測(cè)量誤差引入的不確定度分量u6由公式(1)可知,它們是分別用IV法測(cè)量的,實(shí)質(zhì)上是測(cè)電流比和電壓比。在取五位穩(wěn)定讀數(shù)時(shí),末位變化2~3字,電流比誤差<±0.03%。對(duì)于電壓比,是用分布,此不確定度分量為:34420A納伏表讀數(shù);誤差<±0.04%,合成最大允許誤差為±δG=±分布,此不確定度分量為:C.1.2.7環(huán)境溫度變化對(duì)R1、R2引入的不確定度分量u7對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)微電位計(jì)R1(2.7Ω)被測(cè)微電位計(jì)R2(1Ω)的電阻量級(jí),電阻