0 引言

直流低電阻測(cè)試儀作為電阻測(cè)量的*常用設(shè)備， 在市場(chǎng)上保有量較大， 在日常計(jì)量校準(zhǔn)的過程中可采用的計(jì)量方法和標(biāo)準(zhǔn)器具也較多。 本文分別采用多功能電氣安全校準(zhǔn)器 （5320A） 的模擬電阻和旋轉(zhuǎn)式精密直流電阻箱 （ZX54） 的實(shí)物電阻對(duì)直流低電阻測(cè)試儀進(jìn)行校準(zhǔn)， 并進(jìn)行不確定度評(píng)定。 通過比較， 確定各自的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)， 以便于廣大計(jì)量工作者在選用標(biāo)準(zhǔn)器具時(shí)進(jìn)行參考。

1 直流電阻測(cè)試儀校準(zhǔn)原理

a） 校準(zhǔn)依據(jù)： JJG 837—2003 《直流低電阻表檢定規(guī)程》。

b） 環(huán)境條件： 環(huán)境溫度為（20±5） ℃； 環(huán)境濕度為25%RH~75%RH [1]。

c） 標(biāo)準(zhǔn)器具： 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)器具的使用說明書，其關(guān)鍵指標(biāo)如表1所示。

d） 被校對(duì)象直流低電阻測(cè)試儀； 型號(hào)為TH2513； 廠家為同惠。

e） 校準(zhǔn)方法采用四端子接法比對(duì)示值誤差 （如圖1所示）。

2 兩種標(biāo)準(zhǔn)裝置和不同校準(zhǔn)方法的不確定評(píng)定

2.1 兩類不確定度的描述[2]

a） A類不確定度評(píng)定用試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差表示通過統(tǒng)計(jì)分析一系列觀測(cè)數(shù)據(jù)來評(píng)定的方法。

b） B類不確定度評(píng)定除統(tǒng)計(jì)分析方法外， 由于各類原因限制， 不能夠**地反映對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響因素和偏差的數(shù)值。 只能通過收集部分信息， 如過往測(cè)量數(shù)據(jù)、產(chǎn)品說明書和他人的研究成果等， 采用這種方式也可以得出測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

本文綜合用A類和B類不確定度評(píng)定方法。

2.2 模擬電阻 （5320A作標(biāo)準(zhǔn)）

2.2.1 校準(zhǔn)方法

多功能電氣安全校準(zhǔn)器 （5320A） 校準(zhǔn)直流低電阻測(cè)試儀 （TH2513）， 采用直接測(cè)量法， 調(diào)節(jié)多

功能電氣安全校準(zhǔn)器模擬電阻輸出為10 Ω， 讀取

直流低電阻測(cè)試儀的直流電阻示值。

2.2.2 校準(zhǔn)模型

Vx=Vn （1）

式 （1） 中： Vx——直流低電阻測(cè)試儀示值；

Vn——多功能電氣安全校準(zhǔn)器示值。

2.2.3 直流電阻標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

a） 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的來源 [3]

標(biāo)準(zhǔn)不確定度的來源主要包括以下幾個(gè)方面：

1） 多功能電氣安全校準(zhǔn)器 （5320A） 上級(jí)校準(zhǔn)證書引入的不確定度；

2） 多功能電氣安全校準(zhǔn)器 （5320A） *大允許誤差引入的不確定度；

3） 多功能電氣安全校準(zhǔn)器 （5320A） 分辨率引入的不確定度；

4） 直流低電阻測(cè)試儀 （TH2513） 校準(zhǔn)示值重復(fù)性引入的不確定度。

b） 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

1） 上級(jí)證書引入的不確定度為3 mΩ （k=2），則有：

u1=3 mΩ/2=1.5 mΩ

2） 根據(jù)多功能電氣安全校準(zhǔn)器的使用說明書[2]， 其在10 Ω點(diǎn)的*大允許誤差為± （0.2%讀數(shù)+10 mΩ）， 可視為均勻分布， 則：

u2= （0.2%×10 Ω+10 mΩ） /■ 3 =17.3 mΩ

3） 根據(jù)多功能電氣安全校準(zhǔn)器的使用說明書[2]， 其在10 Ω點(diǎn)的分辨率為10 mΩ， 可視為均勻分布， 則：

u3=10 mΩ/■ 3 =5.8 mΩ

4） 多功能電氣安全校準(zhǔn)器輸出5次10 Ω的模擬電阻， 被校直流低電阻測(cè)試儀 （TH2513） 的示值如表2所示。

根據(jù)貝塞爾公式計(jì)算得出：

u4=15.8 mΩc） 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

uc= u12+u22+u32+u4 ■ 2 =24.2 mΩ

d） 相對(duì)擴(kuò)展不確定度

Urel= 24.2 mΩ10 Ω ×2×100%=0.5% （k=2）

2.3 實(shí)物電阻 （ZX54作標(biāo)準(zhǔn)）

2.3.1 校準(zhǔn)方法

旋轉(zhuǎn)式精密直流電阻箱 （ZX54） 校準(zhǔn)直流低電阻測(cè)試儀 （TH2513）， 采用直接測(cè)量法， 調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)式精密直流電阻箱實(shí)物電阻輸出為10 Ω， 讀取直流低電阻測(cè)試儀的直流電阻示值。

2.3.2 校準(zhǔn)模型

Vx=Vn （2）

式 （2） 中： Vx——直流低電阻測(cè)試儀示值；

Vn——旋轉(zhuǎn)式精密直流電阻箱示值。

2.3.3 直流電阻標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

a） 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的來源 [3]

標(biāo)準(zhǔn)不確定度的來源主要包括以下幾個(gè)方面：

1） 旋轉(zhuǎn)式精密直流電阻箱 （ZX54） 上級(jí)校準(zhǔn)證書引入的不確定度；

2） 旋轉(zhuǎn)式精密直流電阻箱 （ZX54） *大允許誤差引入的不確定度；

3） 直流低電阻測(cè)試儀 （TH2513） 校準(zhǔn)示值重復(fù)性引入的不確定度。

b） 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

1） 上級(jí)證書引入的不確定度為0.3 mΩ （k=2）， 則：u1=0.3 mΩ/2=0.15 mΩ

2） 根據(jù)旋轉(zhuǎn)式精密直流電阻箱的使用說明書[3]， 其在10 Ω點(diǎn)的*大允許誤差為5 mΩ， 可視為均勻分布， 則：u2=5 mΩ/■ 3 =2.9 mΩ

3） 分別扭動(dòng)旋轉(zhuǎn)式精密直流電阻箱的旋鈕，使得輸出5次10 Ω的實(shí)物電阻， 被校直流低電阻測(cè)試儀 （TH2513） 的示值如表3所示。

根據(jù)貝塞爾公式計(jì)算得出 [4]：

u3=5.5 mΩc） 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

uc= u12+u22+u3 ■ 2 =6.2 mΩ

d） 相對(duì)擴(kuò)展不確定度 [5]

Urel= 6.2 mΩ10 Ω ×2×100%=0.13% （k=2）

3 兩種標(biāo)準(zhǔn)裝置比較

根據(jù)上述的不確定度評(píng)定， 不難發(fā)現(xiàn)實(shí)物電阻的校準(zhǔn)不確定度優(yōu)于模擬電阻的校準(zhǔn)不確定度 [6]，一方面是由標(biāo)準(zhǔn)器具的*大允許誤差決定的； 另一方面可以發(fā)現(xiàn)， 被校儀器的重復(fù)性結(jié)果， 實(shí)物電阻的穩(wěn)定性上要優(yōu)于模擬電阻。 由于篇幅有限，雖然僅僅是10 Ω這一個(gè)點(diǎn)的校準(zhǔn)， 但是通過大量數(shù)據(jù)的反復(fù)論證發(fā)現(xiàn)， 在環(huán)境條件較為穩(wěn)定的前提下， 實(shí)物電阻的校準(zhǔn)穩(wěn)定性要優(yōu)于模擬電阻 [7]。

多功能電氣安全校準(zhǔn)器作為一臺(tái)綜合性的電氣安全標(biāo)準(zhǔn)器具， 雖然整合了耐電壓、 漏電流、低電阻、 高阻抗、 接地阻抗、 線路/環(huán)路阻抗和萬用表等多種功能， 但是從單項(xiàng)的指標(biāo)來看， 其準(zhǔn)確度等級(jí)/*大允許誤差不是特別優(yōu)良。 但是其綜合性能較高， 在日常的計(jì)量校準(zhǔn)活動(dòng)中， 在企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)較為方便， 并且其對(duì)環(huán)境的要求比較寬泛， 能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的條件。

4 結(jié)束語

模擬電阻和實(shí)物電阻在本質(zhì)上沒有區(qū)別， 都能夠提供試驗(yàn)所需的阻抗 [8]。 但是從計(jì)量校準(zhǔn)的實(shí)際工作上來說， 實(shí)物電阻的穩(wěn)定性較好， 但對(duì)校準(zhǔn)的環(huán)境條件要求較高， 特別是溫度。 模擬電阻的適應(yīng)性較強(qiáng)， 能夠應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的外部環(huán)境，因此兩者各有優(yōu)劣。 另外在選用標(biāo)準(zhǔn)器具上， 并不是國(guó)外知名品牌的標(biāo)準(zhǔn)器具就一定優(yōu)于國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)器具， 筆者從多年的工作經(jīng)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)， 在電氣安全方面， 國(guó)內(nèi)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具優(yōu)于國(guó)外品牌，特別是高壓和特高壓方面， 更是處于****地位。 并且國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)器具在售后和維護(hù)成本上， 要大大地低于國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)。 因此， 廣大計(jì)量工作者可以根據(jù)自身的工作需要， 選用適合自己的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)， 不能一概而論， 以偏概全。