JJF(電子)0051─2020 容性電壓探頭校準(zhǔn)規(guī)范

中華人民共和國工業(yè)和信息化部電子計量技術(shù)規(guī)范JJF(電子)0051─2020容性電壓探頭校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationofCapacitiveVoltageProbes（報批稿）2020-××-××發(fā)布2020-××-××實施中華人民共和國工業(yè)和信息化部發(fā)布JJF（電子）0051─2020JJF(電子)0051─2020容性電壓探頭校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationofCapacitiveVoltageProbesJJF(電子)0051─2020容性電壓探頭校準(zhǔn)規(guī)范CalibrationSpecificationofCapacitiveVoltageProbes歸口單位：中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院主要起草單位：廣州廣電計量檢測股份有限公司參加起草單位：河南廣電計量檢測有限公司廣電計量檢測(湖南)有限公司南京容向測試設(shè)備有限公司本規(guī)范技術(shù)條文委托起草單位負(fù)責(zé)解釋本規(guī)范主要起草人：張輝（廣州廣電計量檢測股份有限公司）謝銳華（廣州廣電計量檢測股份有限公司）龍陽（廣州廣電計量檢測股份有限公司）參加起草人：魏亮（河南廣電計量檢測有限公司）薛玉韜（廣州廣電計量檢測股份有限公司）曾德勝（廣電計量檢測(湖南)有限公司）易浦飛（南京容向測試設(shè)備有限公司）II目錄TOC\o"1-1"\h\z\u\t"標(biāo)題2,2,標(biāo)題3,3"引言 II1范圍 12引用文件 13術(shù)語和計量單位 13.1分壓系數(shù) 13.2頻率響應(yīng) 23.3屏蔽效能 24概述 25計量特性 35.1分壓系數(shù)頻率響應(yīng) 35.2屏蔽效能 35.3脈沖響應(yīng) 35.4電壓駐波比 46校準(zhǔn)條件 46.1環(huán)境條件 46.2測量標(biāo)準(zhǔn)及其它設(shè)備 47校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法 57.1外觀及工作正常性檢查 57.2分壓系數(shù)頻率響應(yīng) 57.3屏蔽效能 77.4脈沖響應(yīng) 87.5電壓駐波比 98校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá) 99復(fù)校時間間隔 10附錄A原始記錄格式 11附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式 13附錄C測量不確定度評定示例 15引言本規(guī)范依據(jù)JJF1071-2010《國家計量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》和JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》編寫。本規(guī)范為首次發(fā)布。JJF（電子）0051─2020PAGE6容性電壓探頭校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于符合GB/T6113.102/CISPR16-1-2標(biāo)準(zhǔn)要求的容性電壓探頭的校準(zhǔn)。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件：GB/T6113.102-2018無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備和測量方法規(guī)范第1-2部分：無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備傳導(dǎo)騷擾測量的耦合裝置。CISPR16-1-2:2017無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備和測量方法規(guī)范第1-2部分：無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備傳導(dǎo)騷擾測量的耦合裝置(Specificationforradiodisturbanceandimmunitymeasuringapparatusandmethods-Part1-2:Radiodisturbanceandimmunitymeasuringapparatus-Couplingdevicesforconducteddisturbancemeasurements)。CISPR16-1-1:2019無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備和測量方法規(guī)范第1-1部分:無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備測量設(shè)備(Specificationforradiodisturbanceandimmunitymeasuringapparatusandmethods-Part1-1:Radiodisturbanceandimmunitymeasuringapparatus-Measuringapparatus)。注：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。3術(shù)語和計量單位3.1電壓分壓系數(shù)voltagedivisionfactor電纜上的騷擾電壓與測量接收機(jī)輸入電壓（容性電壓探頭輸出電壓）的比值，簡稱分壓系數(shù)，單位：dB。[GB/T6113.102-2018，5.2.2.1概述]FCVP=20lg|V/Vm|（1）式中：FCVP——分壓系數(shù)，dB；V——電纜上的騷擾電壓，V；Vm——容性電壓探頭輸出電壓，V。當(dāng)電壓以對數(shù)形式（dBμV）表示時，分壓系數(shù)用下式（2）計算。FCVP=VdB-VmdB（2）式中：FCVP——分壓系數(shù)，dB；VdB——電纜上的騷擾電壓，dBμV；VmdB——容性電壓探頭輸出電壓，dBμV。3.2頻率響應(yīng)frequencyresponse在規(guī)定頻率范圍內(nèi)的電壓分壓系數(shù)，單位：dB。[GB/T6113.102-2018，5.2.2.3要求]。3.3屏蔽效能shieldingeffectiveness(SE)由于容性電壓探頭附近的其他電纜發(fā)生的靜電耦合引起的電場的影響，當(dāng)電纜從容性電壓探頭移開后電壓指示值的減小量，單位：dB。[GB/T6113.102-2018，5.2.2.3要求]。3.4脈沖響應(yīng)responsetopulses容性電壓探頭對測試脈沖的響應(yīng)與對調(diào)諧頻率上未調(diào)制正弦信號響應(yīng)的差值，單位：dB。4概述容性電壓探頭（CapacitiveVoltageProbe，簡稱CVP）用于電磁兼容測試中無線電騷擾和抗擾度的測試，可以在不與源導(dǎo)線直接進(jìn)行電連接和不調(diào)整電路的情況下測量電纜的不對稱騷擾電壓。容性電壓探頭一般由兩個同軸電極、接地端、電纜夾具（容性耦合夾）和跨阻放大器組成。外電極用于靜電屏蔽，以降低沿著電纜外皮的靜電耦合引起的測量誤差。當(dāng)電纜和地之間存在電壓時，在內(nèi)電極和外電極間將產(chǎn)生一個靜電感應(yīng)電壓，該電壓由高輸入阻抗放大器檢測出，然后經(jīng)過跨阻放大器變換成低阻抗，其輸出由測量接收機(jī)測量。容性電壓探頭的結(jié)構(gòu)及測量原理如下圖1所示。圖1容性電壓探頭的結(jié)構(gòu)及測量原理圖中：V——騷擾電壓；C——電纜和夾子之間的電容；Cs——探頭和地之間的電容；Cp——跨阻放大器的電容；Rp——跨阻放大器的電阻；Gp——跨阻放大器的增益；Vm——輸出端的電壓。5計量特性5.1分壓系數(shù)頻率響應(yīng)頻率范圍：9kHz~100MHz；分壓系數(shù)：(20~40)dB；最大允許誤差：±2dB。5.2屏蔽效能頻率范圍：9kHz~100MHz；屏蔽效能：≥20dB。5.3脈沖響應(yīng)頻率范圍：150kHz~30MHz；脈沖重復(fù)頻率：1Hz~1kHz；最大允許誤差：±(0.5~2.0)dB。5.4電壓駐波比頻率范圍：9kHz~100MHz；電壓駐波比：≤1.8。注：以上范圍及指標(biāo)不適用于合格性判定，僅供參考。6校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件6.1.1環(huán)境溫度：(10~30)℃，校準(zhǔn)期間溫度波動小于±2℃。6.1.2環(huán)境相對濕度：30%~75%。6.1.3供電電源：電壓(220±11)V，頻率(50±1)Hz。6.1.4其他：周圍無影響儀器正常工作的電磁干擾和機(jī)械振動。6.2測量標(biāo)準(zhǔn)及其它設(shè)備6.2.1信號發(fā)生器頻率范圍：9kHz~100MHz；相對頻率偏差：±1×10-7；輸出電平：(0~126)dBμV；最大允許誤差：±1.0dB。6.2.2測量接收機(jī)/頻譜分析儀頻率范圍：9kHz~100MHz；動態(tài)范圍：≥100dB；電平測量最大允許誤差：±0.5dB。6.2.3校準(zhǔn)夾具頻率范圍：9kHz~100MHz；插入損耗：＜0.3dB。注：含標(biāo)準(zhǔn)直徑電纜，標(biāo)準(zhǔn)直徑電纜為硬質(zhì)金屬，直徑一般為8mm、12mm或15mm，校準(zhǔn)時根據(jù)被校容性電壓探頭給出的技術(shù)指標(biāo)，選擇對應(yīng)直徑的標(biāo)準(zhǔn)電纜進(jìn)行校準(zhǔn)。6.2.4同軸衰減器頻率范圍：9kHz~100MHz；衰減值：6dB、10dB；最大允許誤差：±0.5dB；電壓駐波比：≤1.2。6.2.550Ω負(fù)載頻率范圍：9kHz~100MHz；阻值：50Ω，最大允許誤差：±1%。6.2.6網(wǎng)絡(luò)分析儀頻率范圍：9kHz~100MHz；動態(tài)范圍：≥100dB；反射系數(shù)模值：±0.05。6.2.7脈沖校準(zhǔn)源頻率范圍：0.15MHz~30MHz；脈沖強(qiáng)度：0.316μVs；重復(fù)頻率：1Hz、2Hz、10Hz、20Hz、100Hz、1000Hz。7校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法7.1外觀及工作正常性檢查被校容性電壓探頭外觀應(yīng)完好，無明顯機(jī)械損傷和變形；電極端面平整，上下咬合整齊，通電后指示燈指示正常。檢查結(jié)果記錄于附錄A表A.1中。7.2分壓系數(shù)頻率響應(yīng)7.2.1容性電壓探頭分壓系數(shù)頻率響應(yīng)校準(zhǔn)時，電纜中騷擾電壓測量如圖2所示，校準(zhǔn)夾具放置在參考接地平面上，將標(biāo)準(zhǔn)直徑的電纜兩端連接到校準(zhǔn)夾具的內(nèi)端口（內(nèi)端口1，內(nèi)端口2）。電纜電纜10dB參考接地平面接地端外端口1內(nèi)端口2外端口2測量接收機(jī)/頻譜分析儀內(nèi)端口1容性電壓探頭50Ω輸出端口信號發(fā)生器圖2電纜中騷擾電壓測量示意圖7.2.2將被校容性電壓探頭放到校準(zhǔn)夾具里，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)直徑電纜的高度使其通過容性電壓探頭的中心，并使容性電壓探頭到校準(zhǔn)夾具端板的距離相等；容性電壓探頭的接地端口與校準(zhǔn)夾具的內(nèi)接地端口連接。校準(zhǔn)夾具的外部接地端與參考接地平面連接，接地線應(yīng)低電感并盡量遠(yuǎn)離容性電壓探頭的口徑。7.2.3將信號發(fā)生器輸出通過10dB同軸衰減器連接到校準(zhǔn)夾具的外端口1；測量接收機(jī)（頻譜分析儀）輸入端連接到校準(zhǔn)夾具的外端口2；用50Ω負(fù)載接容性電壓探頭的輸出端口。7.2.4設(shè)置信號發(fā)生器輸出頻率為9kHz，輸出電平為100dBμV左右；測量接收機(jī)（頻譜分析儀）設(shè)置峰值模式，頻率與信號發(fā)生器頻率相同，帶寬設(shè)置為200Hz，耦合模式為DC（頻率10MHz以下選擇DC耦合模式）。記錄測量接收機(jī)的電平示值VdB于附錄A表A.2中。7.2.5改變信號發(fā)生器的頻率，設(shè)置測量接收機(jī)的頻率與信號發(fā)生器頻率相同，在9kHz到150kHz頻率范圍內(nèi)，測量接收機(jī)帶寬設(shè)置為200Hz；150kHz到30MHz頻率范圍內(nèi)，測量接收機(jī)帶寬設(shè)置為9kHz；30MHz到100MHz頻率范圍內(nèi)，測量接收機(jī)帶寬設(shè)置為120kHz。記錄各頻點測量接收機(jī)的電平示值VdB于附錄A表A.2中。7.2.6容性電壓探頭輸出電壓測量如圖3所示，將測量接收機(jī)接到容性電壓探頭的輸出端口，用50Ω負(fù)載接校準(zhǔn)夾具的外端口2，其他設(shè)置保持不變。電纜電纜10dB參考接地平面接地端外端口1內(nèi)端口2外端口2內(nèi)端口1容性電壓探頭50Ω輸出端口信號發(fā)生器測量接收機(jī)/頻譜分析儀圖3輸出電壓測量示意圖7.2.7按容性電壓探頭的頻率范圍設(shè)置信號發(fā)生器和測量接收機(jī)的頻率值，記錄各頻點測量接收機(jī)電平VmdB于附錄A表A.2中。7.2.8用式（2）計算分壓系數(shù)，記錄于附錄A表A.2中。7.2.9也可用網(wǎng)絡(luò)分析儀替代上述方法中的信號發(fā)生器和測量接收機(jī)/頻譜分析儀按7.2.1~7.2.8方法進(jìn)行校準(zhǔn)。7.3屏蔽效能7.3.1屏蔽效能校準(zhǔn)時，標(biāo)準(zhǔn)電纜中騷擾電壓測量如圖4所示，將容性電壓探頭放置在電纜的旁邊，距離“s”為1cm。ss容性電壓探頭50Ω10dB接地端輸出端口信號發(fā)生器測量接收機(jī)/頻譜分析儀內(nèi)端口1外端口1內(nèi)端口2外端口2圖4電纜中騷擾電壓測量示意圖7.3.2將被校容性電壓探頭的接地端口與校準(zhǔn)夾具的內(nèi)接地端口連接。校準(zhǔn)夾具的外部接地端與參考接地平面連接。7.3.3將信號發(fā)生器輸出通過10dB衰減器連接到校準(zhǔn)夾具的外端口1，設(shè)置信號發(fā)生器輸出為100dBμV。將測量接收機(jī)（頻譜分析儀）輸入端連接到校準(zhǔn)夾具的外端口2，用50Ω負(fù)載接容性電壓探頭的輸出端口。在容性電壓探頭的工作頻率范圍內(nèi)測量電壓Vs(dBμV)，記錄于附錄A表A.3中。7.3.4容性電壓探頭輸出電壓測量如圖5所示，將測量接收機(jī)接到容性電壓探頭的輸出端，用50Ω負(fù)載接校準(zhǔn)夾具的外端口2。設(shè)置信號發(fā)生器的輸出電平和頻率與7.3.3相同，在容性電壓探頭的工作頻率范圍內(nèi)測量電壓Vsm(dBμV)，記錄于附錄A表A.3中。ss容性電壓探頭50Ω10dB接地端輸出端口信號發(fā)生器測量接收機(jī)/頻譜分析儀外端口1內(nèi)端口1內(nèi)端口2外端口2圖5輸出電壓測量示意圖7.3.5屏蔽效能Fs用下式（3）計算：Fs=(Vs-Vsm)-FCVP（3）式中：Fs——屏蔽效能，dB；Vs——電纜中騷擾電壓，dBμV；Vsm——容性電壓探頭輸出電壓，dBμV；FCVP——容性電壓探頭電壓分壓系數(shù)，dB。7.3.6也可用網(wǎng)絡(luò)分析儀替代上述方法中的信號發(fā)生器和測量接收機(jī)（頻譜分析儀）按7.3.1~7.3.5方法進(jìn)行校準(zhǔn)。7.4脈沖響應(yīng)7.4.1脈沖響應(yīng)校準(zhǔn)如下圖6所示，信號發(fā)生器輸出通過6dB衰減器連接到校準(zhǔn)夾具的外端口1，儀器設(shè)置同7.2.2~7.2.4。66dB輸出端口接地端容性電壓探頭50Ω信號發(fā)生器/脈沖校準(zhǔn)源測量接收機(jī)圖6脈沖響應(yīng)校準(zhǔn)示意圖7.4.2設(shè)置信號發(fā)生器頻率為150kHz，輸出電平為66dBμV，設(shè)置測量接收機(jī)與信號發(fā)生器頻率相同，內(nèi)置衰減器為自動，檢波器置于準(zhǔn)峰值模式，測量時間160ms，帶寬9kHz，記錄測量接收機(jī)顯示的電平Ls于附錄A表A.4中。7.4.3斷開信號發(fā)生器和校準(zhǔn)夾具的連接，連接脈沖校準(zhǔn)源到校準(zhǔn)夾具的輸入端，其他連接保持不變。7.4.4置脈沖校準(zhǔn)源于B波段，電平為66dBμV，脈沖重復(fù)頻率100Hz，測量接收機(jī)的設(shè)置保持不變，記錄測量接收機(jī)顯示的電平Li于附錄A表A.4中。7.4.5用下式（4）計算容性電壓探頭的脈沖響應(yīng)：L=Li－Ls（4）式中：L——脈沖響應(yīng)實測值，dB；Li——連接脈沖校準(zhǔn)源時，測量接收機(jī)讀數(shù)值，dBμV；Ls——連接信號發(fā)生器時，測量接收機(jī)讀數(shù)值，dBμV。7.4.6改變測量接收機(jī)的頻率，在容性電壓探頭的頻率范圍內(nèi)測量不同頻率點的脈沖響應(yīng)，所選頻率點應(yīng)包括起始頻率150kHz和上限頻率30MHz。7.5電壓駐波比7.5.1設(shè)置網(wǎng)絡(luò)分析儀為單端口測量S11，中頻帶寬設(shè)為不大于100Hz，起始頻率為9kHz，終止頻率大于100MHz，用開路-短路-負(fù)載校準(zhǔn)件對網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行單端口自校準(zhǔn)，選擇電壓駐波比測量功能。7.5.2如下圖7所示，將容性電壓探頭的輸出端直接接至網(wǎng)絡(luò)分析儀的測量端口。容性電壓探頭容性電壓探頭網(wǎng)絡(luò)分析儀參考接地平面接地端輸出端口圖7電壓駐波比測量示意圖7.5.3用網(wǎng)絡(luò)分析儀標(biāo)記功能讀取各頻率點的電壓駐波比SVSWR，所選頻率點應(yīng)包括容性電壓探頭頻率的上下限頻率，記錄容性電壓探頭的電壓駐波比SVSWR于附錄A表A.5中。8校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)校準(zhǔn)后，出具校準(zhǔn)證書。校準(zhǔn)證書應(yīng)至少包含以下信息：a）標(biāo)題：“校準(zhǔn)證書”；b）實驗室名稱和地址；c）進(jìn)行校準(zhǔn)的地點（如果與實驗室的地址不同）；d）證書或報告的唯一性標(biāo)識（如編號），每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識；e）客戶的名稱和地址；f）被校準(zhǔn)對象的描述和明確標(biāo)識；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，應(yīng)說明被校對象的接收日期；h）如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性應(yīng)用有關(guān)時，應(yīng)對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，包括名稱及代號；j）本次校準(zhǔn)所用測量標(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)果及其測量不確定度的說明；m）對校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說明；n）校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識；o）校準(zhǔn)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(zhǔn)，不得部分復(fù)制證書的聲明。9復(fù)校時間間隔建議復(fù)校時間間隔不超過1年。由于復(fù)校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸多因素決定的，因此，送校單位可根據(jù)實際使用情況自主決定復(fù)校時間間隔。______________________________附錄A原始記錄格式A.1外觀及工作正常性檢查表A.1外觀及工作正常性檢查項目檢查結(jié)果外觀檢查工作正常性檢查A.2分壓系數(shù)頻率響應(yīng)表A.2分壓系數(shù)頻率響應(yīng)線徑：mm頻率標(biāo)稱值Fx/dB騷擾電壓V/dBμV輸出電壓Vm/dBμV實測值FCVP/dB不確定度(k=2)9kHz…100MHzA.3屏蔽效能表A.3屏蔽效能頻率騷擾電壓Vs/dBμV輸出電壓Vsm/dBμV屏蔽效能FS/dB不確定度(k=2)9kHz…100MHzA.4脈沖響應(yīng)表A.4脈沖響應(yīng)頻率正弦信號的響應(yīng)Ls/dB(μV)試驗脈沖的響應(yīng)Li/dB(μV)脈沖響應(yīng)L/dB不確定度(k=2)150kHz…30MHzA.5電壓駐波比表A.5電壓駐波比頻率電壓駐波比SVSWR不確定度(k=2)9kHz…100MHz附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式B.1外觀及工作正常性檢查表B.1外觀及工作正常性檢查項目檢查結(jié)果外觀檢查工作正常性檢查B.2分壓系數(shù)頻率響應(yīng)表B.2分壓系數(shù)頻率響應(yīng)線徑：mm頻率標(biāo)稱值Fx/dB實測值FCVP/dB不確定度(k=2)9kHz…100MHzB.3屏蔽效能表B.3屏蔽效能頻率屏蔽效能FS/dB不確定度(k=2)9kHz…100MHzB.4脈沖響應(yīng)表B.4脈沖響應(yīng)頻率正弦信號的響應(yīng)Ls/dB(μV)試驗脈沖的響應(yīng)Li/dB(μV)脈沖響應(yīng)L/dB不確定度(k=2)150kHz…30MHzB.5電壓駐波比表B.5電壓駐波比頻率電壓駐波比SVSWR不確定度(k=2)9kHz…100MHz附錄C測量不確定度評定示例C.1分壓系數(shù)測量結(jié)果不確定度評定C.1.1測量模型分壓系數(shù)校準(zhǔn)的測量模型為：FCVP=(VdB-VmdB)+δF+δΓ（C.1）式中：FCVP——分壓系數(shù)，dB；VdB——騷擾電壓示值，dBμV；VmdB——容性電壓探頭輸出電壓示值，dBμV；δF——校準(zhǔn)夾具誤差，dB；δ?！到y(tǒng)失配誤差，dB。C.1.2不確定度來源不確定度來源主要有：測量接收機(jī)誤差、校準(zhǔn)夾具誤差、系統(tǒng)失配誤差、測量重復(fù)性引入的不確定度分量等。C.1.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定C.1.3.1測量接收機(jī)最大允差引入的不確定度分量u1測量接收機(jī)