[发明专利]一种交直流电表校验仪校准装置及校准方法

权利要求书

1.一种交直流电表校验仪校准装置，其特征是：由上位机分别与标准表和被校装置进行连接，标准表和被校装置也相连接构成。

2.根据权利要求1所述的一种交直流电表校验仪校准装置，其特征是：所述上位机通过RS232或IEEE488通讯接口分别与标准表和被校装置进行连接；上位机通过RS232或IEEE488通讯接口自动控制被校装置输出电压、电流给标准表，同时采集被校装置的测量值作为被校示值；上位机中的自动校准系统——数字式多功能装置测试管理系统根据不同的输出示值，通过与标准表的通讯接口自动切换标准表状态，并读取标准表测量数据作为标准示值；数字式多功能装置测试管理系统内部自动分析计算采集的数据，实现对被校装置的校准。

3.根据权利要求1所述的一种交直流电表校验仪校准装置，其特征是：所述标准表选择8508A型数字多用表和K2006型三相功率电能比较仪。

4.利用如权利要求1所述一种交直流电表校验仪校准装置的校准方法，其特征是：具体操作步骤如下：

(1)采用GPIB通用接口总线将上位机分别与8508A型数字多用表和K2006型三相功率电能比较仪的通讯接口连接，同时，根据所要校准的功能将标准表与被校装置的端子进行接线；

(2)在自动校准系统即数字式多功能装置测试管理系统中添加设备台账信息，包括标准表及被校装置的设备名称、出厂编号、出厂名称、设备型号、设备类型、准确度等级、生产日期、检定日期、设备状态以及制造商设备信息；

(3)设置被校装置的校准方案，包括校准项目、校准参数、校准点、允许误差；校准项目包含所要进行校准的功能选择，如电流、电压、电阻等功能；校准参数包含各校准功能的所有量程，校准点即各量程中需要测量的关键测量点；允许误差根据被校装置技术说明中的准确度等级或最大允许误差或不确定度进行设置；

(4)根据添加的设备台账信息在自动校准系统即数字式多功能装置测试管理系统中选择被校装置进行自动校准，系统会根据设置的校准方案，通过RS232或IEEE488通讯接口自动控制被校装置进行不同功能输出；同时，自动切换需要使用的标准表以及标准表的量程采集被校装置输出的数据并保存；

(5)自动校准系统根据采集标准表、被校装置的各测量点标准示值、被校示值以及系统内设置的对应允许误差限指标自动计算各测量点的最大允许误差和实际误差值，并进行比较，同时给出不确定度；根据比较结果，若在所有测量点上均未出现超差情况，则系统内生成合格结论；若存在至少一点超差的情况，则视为不合格，同时系统将标注并提示超差的测量点。

5.根据权利要求4所述一种交直流电表校验仪校准装置的校准方法，其特征是：具体操作步骤如下：

测量条件如下：

测量依据：JJF 1284-2011交直流电表校验仪校准规范；

环境条件：环境温度：(20±2)℃；相对湿度：(60±15)％RH；

被测对象：5730A型多功能标准源的交流电压(简称ACV，频率60Hz)100V测量点、交流电流(简称ACI，频率60Hz)5A测量点、直流电压(简称DCV)100V测量点、直流电流(简称DCI)1A测量点分别进行校准；

测量原理：采用直接比较测量法，由被校装置输出一个测量值给标准表，与标准表上测得相应的输出实际值进行比较，实现对被校装置的量值传递；

测量不确定度分析如下：

测量模型：在标准环境条件下，环境带来的影响可以忽略，测量模型可用式(1)表达：

Δ＝A_x-A_n(1)；

式中Δ为被校装置输出值的示值误差；A_x为被校装置的输出值；A_n为标准表测得的输出实际值；

标准不确定度分量评定：通过本发明标准装置对被校装置主要功能的基本量程主要测量点进行测量，在重复性测量条件下，分别测量10次，根据JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》中贝塞尔公式法计算实验标准偏差；实际测量时，被测量估计值由单次测量得到，A类标准不确定度等于实验标准偏差；

测量不确定度的来源还包括标准表示值误差和被校装置测量分辨力引入的分量，采用B类评定方法；

合成标准不确定度如下：

被校装置分辨力也会影响测量重复性，计算合成标准不确定度时，在分辨力与测量重复性引入的不确定度分量中，仅需选取较大的分量；除此之外，各输入量之间未发现有其它值得考虑的相关性，合成标准不确定度u_c按式(2)计算：

uc=u12+u22---(2);]]>

式中u₁为标准表示值误差引入的标准不确定度分量；u₂为测量重复性与被校装置分辨力引入的标准不确定度分量进行比较，取较大的分量；

按式(2)计算ACV 100V测量点、ACI 2A测量点、DCV 100V测量点、DCI 1A测量点、OMH 1kΩ测量点的合成标准不确定度分别为5.81×10^-3V、9.35×10^-5A、2.54×10^-4V、1.07×10^-4A、6.08×10^-6kΩ；

不确定度报告如下：

扩展不确定度U由合成标准不确定度u_c乘包含因子k得到，按式(3)计算：

U＝ku_c (3)；

将各测量点的合成标准不确定度分别代入式(3)计算相应的扩展不确定度；

测量结果的验证如下：

采用JJF 1033-2016《计量标准考核规范》中的传递比较法对交直流电表校验仪校准装置的测量结果进行验证；以出厂编号为3609502，型号为5730A型多功能标准源为被测对象，用本发明装置进行测量，与中国计量科学研究院使用高一级计量标准装置对其测量的结果比较，测量结果分别为y_lab和y_ref，扩展不确定度分别为U_lab和U_ref，应满足(U_ref≤U_lab/3时，可忽略U_ref的影响)：

|ylab-yref|≤Ulab2+Uref2---(4);]]>

式中y_lab与U_lab分别为本发明装置测量被测对象的测量结果及其扩展不确定度，y_ref和U_ref分别为中国计量科学研究院使用高一级计量标准装置测量被测对象的测量结果及其扩展不确定度；

将本发明装置与中国计量科学研究院测量的结果代入公式(4)进行验证，各测量点均满足条件。