數(shù)字式交流電參數(shù)測量儀校準規(guī)范

1本規(guī)范適用于輸入信號頻率范圍為40Hz～1kHz的數(shù)字式交流電參數(shù)測量儀(以凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(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。數(shù)字式交流電參數(shù)測量儀是用來測量電壓、電流、功率、功率因數(shù)(相位)、頻率等電信號的儀器。廣泛應(yīng)用于電器產(chǎn)品的質(zhì)量控制、用電系統(tǒng)的在線監(jiān)測、電參數(shù)指標的測量等。電參數(shù)測量儀的原理框圖如圖1,主要由傳感器、信號調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換圖1電參數(shù)測量儀原理框圖測量儀的交流電壓、交流電流、交流功率、頻率、功率因數(shù)、相位的示值誤差按附2功能測量范圍最大允許誤差士(a+b)交流電壓士0.05%及以下交流電流士0.05%及以下交流功率±0.05%及以下士0.05%及以下功率因數(shù)(相位)0～1(0°~360°)士0.01°及以下5校準條件5.1環(huán)境條件供電電源：電壓(220±22)V,頻率(50±0.5)Hz;環(huán)境溫度：(20±5)℃;相對濕度：(55±20)%。5.2測量標準及其他設(shè)備校準各參數(shù)所用標準設(shè)備見表2。交流電壓示值誤差交流電源、標準電壓表交流電流示值誤差交流電源、標準電流表交流功率示值誤差交流電源、標準功率表頻率示值誤差功率因數(shù)(相位)示值誤差交流電源、標準相位表標準裝置的擴展不確定度應(yīng)小于被校測量儀的最大允許誤差絕對值的1/3。標準裝置的功能和測量范圍要完全覆蓋被校測量儀的功能和測量范圍。標準源、交流電源在30s內(nèi)的穩(wěn)定度和調(diào)節(jié)細度應(yīng)小于被校測量儀最大允許誤差絕對值的1/10。標準裝置應(yīng)該有良好的屏蔽和接地，以減小外界干擾。6校準項目和校準方法6.1校準項目測量儀校準項目見表3。3序號校準項目1交流電壓42交流電流43交流功率4445功率因數(shù)(相位)46.2校準方法6.2.1校準前檢查被校測量儀通電后應(yīng)清晰顯示所測數(shù)據(jù)，按說明書要求進行預(yù)熱并工作正常；根據(jù)被校測量儀的功能和量程，設(shè)置好標準器相應(yīng)的功能和量程。6.2.2交流電壓通常選取50Hz作為校準頻率點，在測量范圍內(nèi)均勻選取不少于5個電壓校準點，對測量儀的電壓示值誤差進行校準。有擴展頻率范圍的測量儀，在測量儀頻率范圍內(nèi)選取包括最大頻率點和最小頻率點在內(nèi)的不少于5個頻率點，對交流電壓的一個常用點進行示值誤差校準。6.2.2.1標準源法a)接線如圖2所示的電壓部分。b)調(diào)節(jié)標準源電壓輸出至校準點Ux,被校測量儀電壓顯示值為U,儀電壓的示值誤差△u為：△u=Ux-UN相對誤差Yu為：U?——被校測量儀交流電壓顯示值，V;則被校測量4Ux——交流電壓標準值，V;Yu——被校測量儀交流電壓相對誤差，%,6.2.2.2標準表法a)接線如圖3所示的電壓部分。b)調(diào)節(jié)交流電源的電壓輸出至校準點，標準電壓表的顯示值為Ux,被校測量儀顯示值為Ux,則被校測量儀電壓的示值誤差按式(1)計算，相對誤差按式(2)計算。6.2.3交流電流通常選取50Hz作為校準頻率點，在測量范圍內(nèi)均勻選取不少于5個電流校準點，對測量儀的電流示值誤差進行校準。有擴展頻率范圍的測量儀，在測量儀頻率范圍內(nèi)選取包括最大頻率點和最小頻率點在內(nèi)的不少于5個頻率點，對交流電流的一個常用點進行示值誤差校準。6.2.3.1標準源法a)接線如圖2所示的電流部分。b)調(diào)節(jié)交流電源電流輸出至校準點Iv,被校測量儀電流顯示值為I,量儀電流的示值誤差△;為：相對誤差Y?為：式中：△?——被校測量儀交流電流示值誤差，A;I?——被校測量儀交流電流顯示值，A;IN—-交流電流標準值，A;Y?——被校測量儀交流電流相對誤差，%。則被校測6.2.3.2標準表法a)接線如圖3所示的電流部分。b)參照電壓校準中的標準表法進行電流校準，被校測量儀的電流的示值誤差按式(3)計算，相對誤差按式(4)計算。5通常選取50Hz作為校準頻率點，電壓選擇常用點(110V、220V或380V)作為基本量程，在電壓基本量程下，電流在測量范圍內(nèi)均勻選取不少于5個點進行功率示值誤差的校準；在電壓非基本量程下電流可選擇任意一個或幾個點校準。功率因數(shù)選擇1.0、0.5C(容性)、0.5L(感性)3個值，其中0.5C、0.5L的功率因數(shù)僅在電流量程的某一個點進行校準。有擴展頻率范圍的測量儀，在測量儀頻率范圍內(nèi)選取包括最大頻率點和最小頻率點在內(nèi)的不少于5個頻率點，在功率因數(shù)為1.0時對交流功率的一個常用點進行示值誤差6.2.4.1單相功率(1)標準源法a)接線如圖2所示。b)調(diào)節(jié)標準源的輸出電壓至額定值Ux,設(shè)置功率因數(shù)cosqn,調(diào)節(jié)標準源的輸出電流Iv,使輸出功率至校準點PN,被校測量儀的功率顯示值為Px,則被校測量儀功率的示值誤差△p為：相對誤差Yp為：△p——被校測量儀交流功率示值誤差，W;Px——被校測量儀交流功率顯示值，W;Yp——被校測量儀交流功率相對誤差，%;(2)標準表法a)接線如圖3所示。b)調(diào)節(jié)交流電源的輸出電壓使標準功率表電壓顯示為額定值Un,并設(shè)置功率因數(shù)使標準功率表顯示值為cosqn,調(diào)節(jié)交流電源的輸出電流，使功率輸出至校準點，標準功率表功率顯示值為PN,被校測量儀功率顯示值為Pa,則被校測量儀功率的示值誤差按式(5)計算，相對誤差按式(6)計算。6.2.4.2三相功率(1)標準源法a)接線如圖4所示(三相四線功率),或如圖5所示(三相三線功率)。b)調(diào)節(jié)標準源的各相輸出電壓至額定值Ux,設(shè)置功率因數(shù)cosqn,調(diào)節(jié)標準源的各相輸出電流Iv,使輸出總功率至校準點PN,被校測量儀的總功率顯示值為Pa,則被校測量儀功率的示值誤差按式(5)計算，相對誤差按式(6)計算。6(2)標準表法a)接線如圖6所示(三相四線功率),或如圖7所示(三相三線功率)。b)調(diào)節(jié)交流電源的輸出電壓使標準功率表電壓顯示為額定值Ux,并設(shè)置功率因數(shù)使標準功率表顯示值為cosqn,調(diào)節(jié)交流電源的輸出電流，使功率輸出至校準點，標準功率表功率顯示值為P,被校測量儀功率顯示值為Pz,則被校測量儀功率的示值誤差按式(5)計算，相對誤差按式(6)計算。注：對于電流測量回路需要加實體負載的測量儀的校準方法可參照附錄E。圖4三相四線功率標準源法接線圖圖5三相三線功率標準源法接線圖786.2.5頻率校準時電壓通常選擇常用點，在頻率測量范圍內(nèi)均勻選取不少于3個頻率校準點。6.2.5.1標準源法a)接線如圖2所示的電壓部分。b)設(shè)置標準源的輸出電壓至選定值，調(diào)節(jié)標準源的輸出頻率至校準點fv,被校測量儀頻率顯示值為fz,則被校測量儀頻率的示值誤差△,為相對誤差Y;為：△r——被校測量儀頻率示值誤差，Hz;fx——被校測量儀頻率顯示值，Hz;γ;——被校測量儀頻率相對誤差，%。6.2.5.2標準表法a)接線如圖3所示的電壓部分。b)參照電壓校準中的標準表法進行頻率校準，被校測量儀的頻率的示值誤差按式(7)計算，相對誤差按式(8)計算。6.2.6功率因數(shù)(相位)被校測量儀根據(jù)其顯示方式的不同分為功率因數(shù)顯示和相位顯示。功率因數(shù)無量綱，相位的單位為度()。通常選取50Hz作為校準頻率點，電壓、電流可以選擇常用點。功率因數(shù)校準點通常選擇1.0、0.8L、0.5L、0.2L、0.8C、0.5C、0.2C;相位校準點通常選擇0°,超前30°,超前60°,90°,滯后30°,滯后60°。6.2.6.1標準源法a)接線如圖2所示。b)分別設(shè)定標準源的輸出電壓、輸出電流至選定值，調(diào)節(jié)標準源的輸出功率因數(shù)(相位)至校準點PFN(φN),被校測量儀顯示值為PF?(qx),則被校測量儀功率因數(shù)(相位)的示值誤差△pF(△)為：△pF——被校測量儀功率因數(shù)示值誤差；PFx——被校測量儀功率因數(shù)顯示值；PFN——功率因數(shù)標準值；qx——被校測量儀相位顯示值，(°);9φn——相位標準值，()。a)接線如圖3所示。b)分別設(shè)定交流電源的輸出電壓、輸出電流至選定值，調(diào)節(jié)交流電源的輸出功率因數(shù)(相位)至校準點，標準功率因數(shù)(相位)表顯示為PFN(φx),被校測量儀顯示值為PF?(qx),則被校測量儀功率因數(shù)(相位)的示值誤差按式(9)或式(10)校準后，出具校準證書。校準結(jié)果應(yīng)在校準證書上反映，校準證書應(yīng)至少包括以下b)實驗室名稱和地址；c)進行校準的地點(如果與實驗室的地址不同);d)證書的唯一性標識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標識；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)對被校樣品的抽樣程序進行說明；1)校準結(jié)果及其測量不確定度的說明；m)對校準規(guī)范的偏離的說明；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；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。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)校時間測量不確定度評定示例數(shù)字式交流電參數(shù)測量儀交流功率測量結(jié)果不確定度評定本示例用標準功率源作為標準器，采用標準源法對數(shù)字式交流電參數(shù)測量儀(以下簡稱測量儀)交流功率示值誤差進行校準。并對交流功率示值誤差的測量結(jié)果不確定度A.1測量方法采用標準源法，用標準源輸出功率標準值Px,從被校測量儀上讀取顯示值Pz。計算被校測量儀功率的示值誤差△p。A.2測量模型△p=Px-Pn△p——被校測量儀交流功率示值誤差，W;P?——被校測量儀交流功率顯示值，W;在實際校準中，由于在恒溫(20±2)℃的條件下進行，根據(jù)產(chǎn)品說明書，標準功率源技術(shù)指標在(20±5)℃全部符合，所以標準功率源的溫度影響可忽略。被校測量儀在(0～40)℃時滿足技術(shù)指標，所以溫度影響也可忽略。由導(dǎo)線的熱電勢和電流的泄漏所帶來的不確定度，也可以忽略。由環(huán)境濕度、大氣壓力、人為因素等帶來的不確定度，遠遠小于以下分析的不確定度分量，均予忽略。A.3不確定度分量的評定由測量模型可知，示值誤差的不確定度由Pa、PN引入。本文中以功率1100W,頻率50Hz為例進行分析。A.3.1被校測量儀引入的標準不確定度u(Px)a)被校測量儀分辨力引入的標準不確定度u?(Pz)測量1100W功率，被校測量儀的分辨力為1W,按均勻分布，包含因子k=/3,則：b)被校測量儀重復(fù)性引入的標準不確定度u?(Pz)等精度獨立測量十次，數(shù)據(jù)如下：123456789被校測量儀引入的標準不確定度取分辨力和重復(fù)性引入的標準不確定度中較大A.3.2標準源引入的標準不確定度u(Pn)標準源功率輸出1100W,頻率50Hz時，最大允許誤差為±(260×10-6×輸出值),在此區(qū)間按均勻分布，包含因子k=√3,則：A.4合成不確定度u.(△p)A.4.1靈敏系數(shù)由測量模型△p=Px-Px,可求靈敏系數(shù)：標準不確定度不確定度分量1正態(tài)均勻A.4.2合成標準不確定度A.5擴展不確定度取包含因子k=2,則擴展不確定度為：附錄B校準原始記錄格式數(shù)字式交流電參數(shù)測量儀校準原始記錄證書編號：被校儀器信息規(guī)格型號儀器編號標準設(shè)備信息型號編號不確定度證書編號本次校準所用測量標準的溯源性說明：技術(shù)依據(jù)：校準地點：校準日期：交流功率校準：顯示值測量結(jié)果不確定度電壓電流其他各參數(shù)校準：功能顯示值附錄C校準證書內(nèi)頁格式(第2頁)證書編號××××××-××××校準機構(gòu)授權(quán)說明℃相對濕度%校準所依據(jù)的技術(shù)文件(代號、名稱):測量范圍準確度等級書編號第×頁共×頁證書編號××××××-××××顯示值測量結(jié)果不確定度電壓電流功能顯示值測量結(jié)果不確定度第×頁共×頁附錄E電源負載法校準交流功率示值誤差被校測量儀輸出I圖E.1電源負載法校準交流功率接線圖b