電流轉(zhuǎn)換標準校準規(guī)范

PAGE1電流轉(zhuǎn)換標準校準規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于額定電流范圍為1mA~20kA的直流電流轉(zhuǎn)換標準的校準。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件：JJF1023–1991常用電學(xué)計量名詞術(shù)語（試行）JJF1001-2018通用計量術(shù)語及定義JJG1157-2018直流電流互感器凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于該規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規(guī)范。3術(shù)語和計量單位JJF1023–1991界定的及以下術(shù)語和定義適用于本規(guī)范。3.1直流電流轉(zhuǎn)換標準DCCurrentConversionStandard基于磁勢自平衡原理將一次直流電流按額定變比轉(zhuǎn)換成二次直流信號的儀器，根據(jù)二次信號的類型可分為電流型即直流電流-電流轉(zhuǎn)換標準、電壓型即直流電流-電壓轉(zhuǎn)換標準兩類。3.2直流電流-電流轉(zhuǎn)換標準DCCurrenttoCurrentConversionStandard將一次直流電流按額定變比轉(zhuǎn)換成二次直流電流的儀器，簡稱直流I/I轉(zhuǎn)換標準。3.3直流電流-電壓轉(zhuǎn)換標準DCCurrenttoVoltageConversionStandard將一次直流電流按額定變比轉(zhuǎn)換成二次直流電壓的儀器，簡稱直流I/V轉(zhuǎn)換標準。4概述4.1直流I/I轉(zhuǎn)換標準直流I/I轉(zhuǎn)換標準基于磁勢自平衡原理，將一次直流電流按一定的比例變換成適于儀器儀表直接測量的二次直流信號。轉(zhuǎn)換標準簡要工作原理如圖1所示，一般包含傳感頭和電子電路兩部分。一次電流I1通過一次繞組（匝數(shù)為N1），磁勢作用于激勵鐵心C1和C2，電子電路中的直流磁通檢測模塊檢測鐵心C1和C2中的直流磁通，驅(qū)動功率放大器輸出二次電流I2流入二次繞組（匝數(shù)為N2）。當二次電流產(chǎn)生的磁勢抵消一次電流產(chǎn)生的磁勢時，傳感頭的鐵心為直流零磁通狀態(tài)，此時一次電流與二次電流的比例反比于其繞組的匝數(shù)比，從而實現(xiàn)高準確度的直流比例變換，如公式（1）所示。（1）圖1直流I/I轉(zhuǎn)換標準原理圖圖中：P1——一次繞組的同名端；P2——一次繞組的非同名端；S1——二次繞組的同名端；S2——二次繞組的非同名端；N1——一次繞組的匝數(shù)；N2——二次繞組的匝數(shù)；C1——激勵鐵心1；C2——激勵鐵心2。I1——流入一次繞組同名端的直流電流；I2——流出二次繞組同名端的直流電流；直流I/I轉(zhuǎn)換標準可簡化表示為圖2。圖2直流I/I轉(zhuǎn)換標準的簡化圖示圖中：P1——一次繞組的同名端；P2——一次繞組的非同名端；S1——二次繞組的同名端；S2——二次繞組的非同名端。直流I/I轉(zhuǎn)換標準的額定變比為：（1）式中：——直流I/I轉(zhuǎn)換標準的額定變比；——直流I/I轉(zhuǎn)換標準的一次標稱輸入電流，A；——直流I/I轉(zhuǎn)換標準的二次標稱輸出電流，A。4.2直流I/V轉(zhuǎn)換標準將直流I/I轉(zhuǎn)換標準的二次繞組串聯(lián)一只標準電阻，則形成直流I/V轉(zhuǎn)換標準，其簡化表示為圖3。圖3直流I/V轉(zhuǎn)換標準的簡化圖示圖中：P1——一次繞組的同名端；P2——一次繞組的非同名端；S1——二次繞組的同名端；S2——二次繞組的非同名端。直流I/V轉(zhuǎn)換標準的額定變比為：（2）式中：——直流I/V轉(zhuǎn)換標準的額定變比；——直流I/V轉(zhuǎn)換標準的一次標稱輸入電流，A；——直流I/V轉(zhuǎn)換標準的二次標稱輸出電壓，V。5計量特性5.1測量范圍1mA~20kA。5.2二次標稱輸出電流直流I/I轉(zhuǎn)換標準的二次標稱輸出電流：0.1A~5A。5.3二次標稱輸出電壓直流I/V轉(zhuǎn)換標準的二次標稱輸出電壓：0.1V~1V。5.4準確度等級直流I/I轉(zhuǎn)換標準的準確度等級分為：0.00005級、0.0001級、0.0002級、0.0005級、0.001級、0.002級、0.005級、0.01級。直流I/V轉(zhuǎn)換標準的準確度等級分為：0.0005級、0.001級、0.002級、0.005級、0.01級。各準確度等級的比例標準在其額定負載電阻±10%范圍內(nèi)的實際誤差曲線應(yīng)不超過表1所列最大允許誤差連線所形成的折線范圍。表1準確度等級與最大允許誤差準確度等級各電流百分數(shù)下的最大允許誤差（±1×10-6）5%10%20%40%60%80%100%0.00005級10.50.50.50.50.50.50.0001級21111110.0002級42222220.0005級105555550.001級201010101010100.002級402020202020200.005級1005050505050500.01級2001001001001001001005.5周期穩(wěn)定性在連續(xù)的兩次校準中，直流電流比例標準校準結(jié)果的變化應(yīng)不超過其最大允許誤差的1/2。注：以上指標不用于合格性判別，僅供參考。6校準條件6.1環(huán)境條件環(huán)境溫度：（20±5）℃；相對濕度：（55±20）%；交流供電電壓：220V±22V；頻率：50Hz±0.5Hz；電磁場：周圍不存在影響測量的電磁干擾。6.2測量標準及其它設(shè)備6.2.1參考標準器用作參考標準器（簡稱“標準器”）的直流電流轉(zhuǎn)換標準準確度應(yīng)至少比被校轉(zhuǎn)換標準高兩個級別，其實際誤差應(yīng)不大于被校轉(zhuǎn)換標準誤差限值的1/5。當標準器不具備上述條件時，可以選用比被校轉(zhuǎn)換標準高一個準確度級別的標準器，并按中的公式（9）修正標準器引入的誤差。標準器比被校轉(zhuǎn)換標準高出一個準確度級別時，其實際二次負載電阻與證書上所標負載電阻之差應(yīng)不超過±10%。6.2.2微電流表微電流表用于通過差值測量法測量被校直流I/I轉(zhuǎn)換標準與同比例的標準器二次電流的差值。微電流表的測量誤差應(yīng)不大于其讀數(shù)的±10％；由微電流表靈敏度引入的測量誤差不大于被校轉(zhuǎn)換標準誤差限值的1/20。微電流表的等效輸入電阻應(yīng)不超過被校轉(zhuǎn)換標準額定負載電阻的5%。注：以差值測量法校準線路為例，流過微電流表的電流為（IX-IR），壓降為ΔU，對于被校轉(zhuǎn)換標準，微電流表的等效輸入電阻為ΔU/IX。6.2.3微電壓表微電壓表用于通過差值測量法測量同比例標準器與被校直流I/V轉(zhuǎn)換標準二次電壓的差值。微電壓表的測量誤差應(yīng)不大于其讀數(shù)的±10％；由微電壓表靈敏度引入的測量誤差不大于被校轉(zhuǎn)換標準誤差限值的1/20。6.2.4標準電流表標準電流表測量參考電流的誤差應(yīng)不大于讀數(shù)的±1%。差值測量法校準線路中，標準電流表的輸入電阻應(yīng)不超過標準器的額定負載電阻。6.2.5標準電壓表標準電壓表測量參考電壓的誤差應(yīng)不大于讀數(shù)的±1%。6.2.6電流比例測試儀由電流比例測試儀引入的測量誤差不大于被校直流I/I轉(zhuǎn)換標準誤差限值的1/10。其中，由裝置靈敏度引入的測量誤差不大于被校直流I/I轉(zhuǎn)換標準誤差限值的1/20。參考電流通道的輸入電阻應(yīng)不超過標準器的額定負載電阻，被校電流通道的輸入電阻應(yīng)不超過被校轉(zhuǎn)換標準額定負載電阻的1/2。6.2.7電壓比例測試儀由電壓比例測試儀引入的測量誤差不大于被校直流I/V轉(zhuǎn)換標準誤差限值的1/10。其中，由裝置靈敏度引入的測量誤差不大于被校直流I/V轉(zhuǎn)換標準誤差限值的1/20。6.2.8直流負載箱直流負載箱在額定直流電流的5%~100%范圍內(nèi)，環(huán)境溫度為20℃±5℃時，其直流電阻值（與規(guī)定的二次引線電阻一并計算）的相對誤差應(yīng)不超過±3%。6.2.9直流恒流源由恒流源輸出電流的穩(wěn)定性引入的測量誤差不大于被校轉(zhuǎn)換標準誤差限值的1/10。檢定0.002級及以上直流電流轉(zhuǎn)換標準使用的直流電源紋波系數(shù)不超過1%，0.005級及以下紋波系數(shù)不超過5%。恒流源及調(diào)節(jié)設(shè)備應(yīng)具備足夠的容量和調(diào)節(jié)細度，保證輸出電流由接近零值平穩(wěn)的上升至被校轉(zhuǎn)換標準額定電流的100%。7校準項目和校準方法7.1校準項目校準項目：基本誤差。直流I/I轉(zhuǎn)換標準的基本誤差表達式為公式（3）。（3）式中：——轉(zhuǎn)換標準的基本誤差；——直流I/I轉(zhuǎn)換標準的額定變比；——所施加一次電流的實際值；——施加時，轉(zhuǎn)換標準的二次電流值；直流I/V轉(zhuǎn)換標準的基本誤差表達式為公式（4）。（4）式中：——轉(zhuǎn)換標準的基本誤差；—I/V轉(zhuǎn)換標準的額定變比；——所施加一次電流的實際值；——施加時，轉(zhuǎn)換標準的二次電壓值；7.2校準方法7.2.1外觀及功能檢查a）外觀檢查被校電流轉(zhuǎn)換標準結(jié)構(gòu)完好，型號、制造廠名或商標、出廠編號等信息齊全；端鈕、開關(guān)、按鍵無松動、損傷；各種功能標志應(yīng)齊全正確。b）工作正常性檢查通電后，電流轉(zhuǎn)換標準開關(guān)、按鍵、顯示屏應(yīng)工作正常。c）極性檢查直流電流比例標準的繞組極性應(yīng)為減極性，即當直流電流從一次繞組的同名端流入時，二次電流從二次繞組的同名端流出。對直流電流比例標準施加不超過5%額定電流的試驗電流，繞組極性應(yīng)符合上述規(guī)定。本試驗可與基本誤差測量試驗合并進行。7.2.2基本誤差測量7.2.2.1一般要求除非用戶特殊要求，校準時默認依據(jù)以下方向施加試驗電流：試驗電流從被校轉(zhuǎn)換標準一次繞組的同名端流入，從非同名端流出。基本誤差測量點為試驗電流上升和下降過程中額定電流的5%、10％、20％、40%、60％、80%和100%。注：使用中檢查時，試驗電流可為5%至100％間的一個或幾個任意電流值。b） 被校轉(zhuǎn)換標準的二次負載被校轉(zhuǎn)換標準所接的實際二次負載包括直流負載箱、二次引線及微電流表的等效輸入電阻（或電流比例測試儀的輸入電阻），與其額定負載電阻之差應(yīng)不超過±10%。c） 計量標準器和試品的預(yù)處理連接好校準線路后，計量標準器、配套設(shè)備和被校轉(zhuǎn)換標準的通電預(yù)熱時間不低于半小時。d） 直流I/I轉(zhuǎn)換標準的校準方法包括自校法、差值測量法、比例測量法；直流I/V轉(zhuǎn)換標準的校準方法包括差值測量法、比例測量法。7.2.2.2直流I/I轉(zhuǎn)換標準的校準a）自校法校準線路被校直流I/I轉(zhuǎn)換標準的額定變比為1/1時，可按圖4線路進行校準。為降低一次電流波動對測量不確定度的影響，直流電源輸出應(yīng)接一個用于抑制電流噪聲的大功率電阻，其阻值至少是被校直流I/I轉(zhuǎn)換標準一次繞組內(nèi)阻的10倍以上。圖4自校法校準線路圖中：P1——一次繞組的同名端；P2——一次繞組的非同名端；S1——二次繞組的同名端；S2——二次繞組的非同名端。IR——一次電流（參考電流）；IX——二次電流；ΔI——二次電流和參考電流的差值（誤差電流）。一次電流為零時，將微電流表和標準電流表調(diào)零。在規(guī)定的誤差測量點，由標準電流表測得的參考電流為，微電流表測得的誤差電流為，依據(jù)公式（4）計算被校直流I/I轉(zhuǎn)換標準的誤差。（4）b）差值測量法校準線路當標準器和被校直流I/I轉(zhuǎn)換標準的額定變比相同時，可采用差值測量法進行校準，校準線路如圖5所示。圖5差值測量法校準線路圖中：P1——一次繞組的同名端；P2——一次繞組的非同名端；S1——二次繞組的同名端；S2——二次繞組的非同名端。IR——標準器的二次電流（參考電流）；IX——被校轉(zhuǎn)換標準的二次電流。I1——一次電流；ΔI——被校轉(zhuǎn)換標準的二次電流與參考電流的差值（誤差電流）。一次電流為零時，將微電流表和標準電流表調(diào)零。在規(guī)定的誤差測量點，由標準電流表測得的參考電流為，微電流表測得的誤差電流為，依據(jù)公式（4）計算被校直流I/I轉(zhuǎn)換標準的誤差。c）比例測量法檢定線路比例測量法的校準線路如圖6所示，標準器和被校直流I/I轉(zhuǎn)換標準的額定變比可不相同，但二者的額定一次電流應(yīng)相同。圖6比例測量法校準線路圖中：P1——一次繞組的同名端；P2——一次繞組的非同名端；S1——二次繞組的同名端；S2——二次繞組的非同名端。IR——標準器的二次電流（參考電流）；IX——被校轉(zhuǎn)換標準的二次電流。I1——一次電流；一次電流為零時，將電流比例測試儀的參考電流測量通道及被校電流測量通道測得的電流值置零。在規(guī)定的誤差測量點，電流比例測試儀測得的標準器和被校轉(zhuǎn)換標準的二次電流的比例為，則依據(jù)公式（5）計算被校直流I/I轉(zhuǎn)換標準的誤差。（7）式中：——轉(zhuǎn)換標準的基本誤差；——被校直流I/I轉(zhuǎn)換標準的額定變比；——標準器的額定變比；——電流測試儀測得的電流比例值。7.2.2.3直流I/V轉(zhuǎn)換標準的校準a）差值測量法校準線路當標準器和被校直流I/V轉(zhuǎn)換標準的額定變比相同時，可采用差值測量法進行校準，校準線路如圖7所示。圖7測差法校準線路圖中：P1——一次繞組的同名端；P2——一次繞組的非同名端；S1——二次繞組的同名端；S2——二次繞組的非同名端；UR——標準器的二次電壓（參考電壓）；UX——被校轉(zhuǎn)換標準的二次電壓；I1——一次電流；ΔU——標準器與被校轉(zhuǎn)換標準的二次電壓差值（誤差電壓）。試驗電流為零時，將微電壓表和標準電壓表調(diào)零。在規(guī)定的誤差測量點，由標準電壓表測得的參考電壓為，微電壓表測得的誤差電壓為，依據(jù)公式（6）計算被校直流I/V轉(zhuǎn)換標準的誤差。（6）b）比例測量法檢定線路比例測量法的校準線路如圖8所示，標準器和被校直流I/V轉(zhuǎn)換標準的額定變比可不相同，但二者的額定一次電流應(yīng)相同。圖8比例測量法校準線路圖中：P1——一次繞組的同名端；P2——一次繞組的非同名端；S1——二次繞組的同名端；S2——二次繞組的非同名端；UR——標準器的二次電壓；UX——被校轉(zhuǎn)換標準的二次電壓；I1——一次電流；試驗電流為零時，將電壓比例測試儀的參考電壓測量通道及被校電壓測量通道分別調(diào)零。在規(guī)定的誤差測量點，電壓比例測試儀測得的標準器和被校轉(zhuǎn)換標準的二次電壓的比例為，則依據(jù)公式（7）計算被校直流I/V轉(zhuǎn)換標準的誤差。（7）式中：——轉(zhuǎn)換標準的基本誤差；——被校直流I/V轉(zhuǎn)換標準的額定變比；——標準器的額定變比；——電壓比例測試儀測得的電壓比例值。）7.3校準結(jié)果的處理7.3.1校準數(shù)據(jù)應(yīng)按附錄A的格式做好原始記錄。7.3.2標準器比被校直流電流轉(zhuǎn)換標準高一個級別時，按公式（9）修正標準器的誤差。（9）式中：——被檢直流電流轉(zhuǎn)換標準的誤差；——被檢直流電流轉(zhuǎn)換標準的誤差測量值；——標準器的誤差。數(shù)據(jù)修約數(shù)據(jù)修約應(yīng)采用四舍五入及偶數(shù)法則進行，末位數(shù)修約到被校設(shè)備的顯示末位。8校準結(jié)果的表達校準結(jié)果應(yīng)在校準證書上反映，校準證書至少包括以下信息：a）標題：如“校準證書”；b）實驗室名稱和地址；c）進行校準的地點（如果與實驗室地址不同）；d）證書的唯一性標識（如編號），每頁及總頁數(shù)的標識；e）客戶的名稱和地址；f）被校對象的描述和明確標識；g）進行校準的日期，如果與校準結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時，應(yīng)說明被校對象的接收日期；h）如果與校準結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時，應(yīng)對被校對象的操作程序進行說明；i）校準所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標識，包括名稱及代號；j）本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明；k）校準環(huán)境的描述；l）校準結(jié)果及其測量不確定度的說明；m）對校準規(guī)范的偏離；n）校準證書或校準報告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標識，以及簽發(fā)日期；o）校準結(jié)果僅對被校對象有效的聲明；p）未經(jīng)實驗室書面批準，不得部分復(fù)制證書的聲明。推薦的校準原始記錄格式、校準證書內(nèi)頁格式分別見附錄A、附錄B，電流轉(zhuǎn)換表標準不確定度評定見附錄C。9復(fù)校時間間隔建議復(fù)校時間間隔為1年。送校單位也可根據(jù)實際使用情況自主決定復(fù)校時間間隔。

附錄A校準原始記錄格式電流轉(zhuǎn)換標準校準原始記錄格式（推薦）客戶名稱：證書編號：器具名稱：校準日期：制造單位：校準地點：型號/規(guī)格：環(huán)境溫度：編號：相對濕度：技術(shù)依據(jù)：校準所使用的主要計量標準器具名稱編號型號規(guī)格不確定度或準確度等級或最大允許誤差溯源單位證書編號有效期至一、比例轉(zhuǎn)換誤差標稱比例測試電流電流轉(zhuǎn)換比例誤差（ppm）測量不確定Urel（k=2）校準：核驗：日期：年月日

附錄B校準證書內(nèi)頁格式電流轉(zhuǎn)換標準校準證書內(nèi)頁格式（推薦）證書編號XXXXXX-XXXX校準結(jié)果1.電流示值誤差標準值顯示值示值誤差測量不確定度2.最大升降變差：%；3.重復(fù)性：測量次數(shù)被校示值/A重復(fù)性（%）第×頁，共×頁

附錄C電流轉(zhuǎn)換標準測量不確定度評定概述依據(jù)JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》，基于JJG（X）XXXX－XXXX《電流轉(zhuǎn)換標準校準規(guī)范》中的自校法校準方法，對直流電流轉(zhuǎn)換的測量進行不確定度評定，最后給出了示例。不確定度來源及測量模型2.1測量模型基于自校法校準方法，測量模型如下：式中，ε：被檢轉(zhuǎn)換標準的誤差；ΔI：二次電流與一次電流的差值（用差流測量裝置測量）；IR：參考電流（用電流測量裝置測量）。2.2測量不確定度的來源在重復(fù)性條件下由對被測直流電流轉(zhuǎn)換標準的測量不重復(fù)引起的不確定度分量u1，采用A類評定方法；差流測量裝置引入的不確定度分量u2，直流電源穩(wěn)定性引入的不確定度分量u3，誤差修約引入的不確定度分量u4，均采用B類評定方法。注：規(guī)程規(guī)定測量參考電流的電流測量裝置的測量誤差不大于讀數(shù)的±1%，由誤差計算公式可知其對誤差測量結(jié)果也不超過±1%，因此其引入不確定度小于被檢轉(zhuǎn)換標準誤差限值的1/100，可以忽略不計。標準不確定度評定3.1標準不確定度分量u1的評定對被檢直流電流轉(zhuǎn)換標準的誤差進行10次獨立重復(fù)測量，用貝塞爾公式計算實驗標準偏差s（x），公式如下：式中：