JJF（闽）1031-2010钳形表校验仪校准规范.pdf

福 建 省 地 方 计 量 技 术 规福 建 省 地 方 计 量 技 术 规 范范 JJF（闽）（闽）10312010 钳形表钳形表校验仪校验仪校准规范校准规范 Calibration standards on Clamp Meter calibrator 20100301 发布发布 20100310 实施实施 福福 建建 省省 质质 量量 技技 术术 监监 督督 局局 发布发布 JJF（闽）（闽）10312010 钳形表钳形表校验仪校验仪校准规校准规范范 Calibration standards on Clamp Meter Calibrator 本规范经福建省质量技术监督局于 2010 年 03 月 01 日批准，并自 2010年 03 月 10 日起施行。归归 口口 单单 位：位：福建省质量技术监督局 起起 草草 单单 位：位：福建省计量科学技术研究所 本规范由起草单位负责解释 JJF（闽）（闽）10312010 JJF（闽）（闽）10312010 本规范主要起草人：本规范主要起草人：宋健康（福建省计量科学技术研究所）杨爱军（福建省计量科学技术研究所）JJF（闽）（闽）10312010 I 目目 录录 1 范围 （1）2 引用文献 （1）3 概述 （1）4 计量特性 （1）4.1 通用技术要求 （1）4.2 基本误差 （2）4.3 准确度级别 （2）4.4 分辨力 （2）4.5 调节细度 （2）4.6 稳定性 （3）4.7 失真度 （3）4.8 升降变差 （3）4.9 绝缘电阻 （3）4.10 绝缘强度 （3）4.11 载流环 （4）5 校准条件 （4）5.1 校准环境条件 （4）5.2 标准器及配套设备 （4）6 校准项目和校准方法 （5）6.1 准备 （5）6.2 外观检查 （5）6.3 通电检查 （5）6.4 基本误差校准 （5）6.4.1 校准点的选取 （5）6.4.2 电流基本误差 （5）JJF（闽）（闽）10312010 II 6.4.3 电压基本误差 （5）6.4.4 中值电阻基本误差 （6）6.5 分辨力试验 （6）6.6 调节细度 （6）6.7 稳定性试验 （6）6.8 失真度试验 （6）6.9 升降变差 （6）6.10 绝缘电阻试验 （6）6.11 绝缘强度试验 （6）7 校准结果表达 （7）8 复校时间间隔 （7）附录 A 校验仪校准结果的不确定度评定 （8）附录 B 校验仪校准原始记录格式 （12）JJF（闽）（闽）10312010 1 钳形表钳形表校校验仪验仪校准规范校准规范 1 范围范围 本规范适用于工作电流为（01000）A、电压为（01000）V、频率为（4565）Hz的各级模拟式和数字式钳形表校验仪的校准。2 引用文献引用文献 JJF 1001-1998 通用计量术语及定义 JJF 1059-1999 测量不确定度评定与表示 JJF 1071-2000 国家计量校准规范编写规则 JJF 1075-2001 钳形电流表校准规范 GB 4793.1-1995 测量、控制和实验室用电气设备的安全要求 GB/T 13978-2008 数字多用表 GB/T 15637-1995 数字多用表校准仪通用技术条件 使用本规范时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。3 概述概述 钳形表校验仪有模拟式和数字式钳形表校验仪两种，是一种具有交直流电流、电压和中值电阻输出功能的电源装置。主要用于校准(检定)模拟式和数字式钳形表。钳形表校验仪主要由信号控制调节器、输出放大变换器、标准线圈和计算机接口部分等组成。该仪器通过电参量与磁通量的相互转换，即在已知标准线圈上加入一定电参量后产生标准磁通量，再由磁通量转换为相应的电参量后通过测量电路来实现对钳形表的校准。4 计量特性计量特性 4.1 通用技术要求 4.1.1 钳形表校验仪应具有设备名称、型号、仪器编号，生产厂家等信息。4.1.2 钳形表校验仪附件、连接导线、电源线等应齐全。按键功能正常,引线接插件必须接触良好。JJF（闽）（闽）10312010 2 4.1.3 钳形表校验仪的显示功能应标识明确，数字和符号清晰完整，不引起误读。4.2 基本误差 4.2.1 模拟式钳形表校验仪的基本误差 模拟式钳形表校验仪的基本误差是以满量限额定值的引用误差表示,即:100%mXXXrO (1)式中：X钳形表校验仪的指示值；X0被测量的实际值；Xm钳形表校验仪的测量上限值。4.2.2 数字式钳形表校验仪的基本误差 数字式钳形表校验仪是多量限仪器,不同的量限有不同的准确度,其中准确度最高的量限称为基本量限。数字式钳形表校验仪的基本量限和非基本量限的基本误差均用其参数的函数形式给出，如（2）式：mXXbar%（2）式中：X、Xm意义与（1）式相同；a与读数有关的误差系数；b与量程有关的误差系数。4.3 准确度级别 钳形表校验仪的准确度可分 4 个级别,其级别指数分别为 0.1，0.2，0.5，1.0。各准确度级别的最大允许误差的绝对值应不大于其级别指数要求。钳形表校验仪的准确度级别划分以及最大允许误差应符合表 1 规定。表表 1 钳形钳形表表校验仪校验仪准准确度级别划分以及最大允许误差确度级别划分以及最大允许误差 准确度等级 0.1 0.2 0.5 1.0 最大允许误差（%）0.1 0.2 0.5 1.0 4.4 分辨力 钳形表校验仪的分辨力应为该校验仪误差限的 1/51/10。4.5 调节细度 JJF（闽）（闽）10312010 3 钳形表校验仪的调节细度应符合表 2 要求。表表 2 2 校验仪校验仪调节细调节细度的要求度的要求 等级 调节细度 等级 调节细度 0.1 0.05%0.5 0.2 0.2 0.1 1.0 0.5%4.6 稳定性 保持周围环境条件不变，钳形表校验仪输出不作任何调整，在规定时间间隔 1min 内，被校点输出值的最大变化量的相对误差应不大于其满量程允许误差的 1/5。稳定性的误差用公式（3）计算：%1000minmaxXXXW (3)式中Xmax规定时间间隔内输出的最大值；Xmin 规定时间间隔内输出的最小值；X。被测点输出值；W 规定时间间隔内输出稳定性。4.7 失真度 钳形表校验仪的失真度应小于 1。4.8 升降变差 模拟式钳形表校验仪的升降变差用公式（4）计算。%10021mbXXXX (4)式中X1电流上升时数字多用表测得的电流值；X2电流下降时数字多用表测得的电流值；Xm被检校验仪的上限示值。模拟式钳形表校验仪的升降变差不应超过允许基本误差限的绝对值。4.9 绝缘电阻 在环境温度为 1535，相对湿度为 45%75%时，钳形表校验仪的电源输入端和机壳之间、输出端钮和机壳之间施加直流 500V 试验电压，绝缘电阻均应大于 20M。4.10 绝缘强度 钳形表校验仪电源输入端与机壳之间、输出端钮与机壳之间施加频率为 50Hz，正弦波电压 1.5kV，保持 1min 试验，应无击穿和飞弧现象。JJF（闽）（闽）10312010 4 4.11 载流环 4.11.1 交流电流采用单匝输出,直流电流可采用等效安匝法。4.11.2 载流环端口与校验仪应保持良好接触。载流导体与被检表的距离不小于 0.5m；被测导线成弯曲形状时，被测导线与被检表的距离不小于 0.5m。4.11.3 载流环应能随时关闭或断开,以便电流量值的溯源与校准。5 校准条件校准条件 5.1 校准环境条件 钳形表校验仪的基本误差校准应在符合表 3 规定的环境条件下进行。表表 3 3 校准校准钳形表钳形表校验仪校验仪的环境条件的环境条件 影响量 标准值 允许偏离值 环境温度/20 5 环境相对湿度/%RH 60 10 5.2 标准器及配套设备 标准仪器及配套设备的选择应满足标准仪器及配套设备引入的扩展不确定度（k=2）小于校验仪对应功能的最大允许误差绝对值的 1/3，分辨力应小于允许误差的 1/51/10。校准装置测量范围应能分别覆盖校验仪各功能的输出范围。校准装置应有良好的屏蔽和接地，以避免外界信号干扰。5.2.1 电流电压变换器(IV 变换器)。电流电压变换器稳定度应高于被校钳形表校验仪稳定度 1 个数量级，且其它技术指标应优于其相应技术指标的 10 倍。5.2.2 数字多用表 电压测量范围：01000V,最大基本误差小于被校校验仪误差限的 1/51/10。5.2.3 分辨力校准时，所用标准仪器的分辨力应小于被校校验仪分辨力的 1/5。5.2.4 稳定性校准时，所用标准仪器的稳定性应高于被校校验仪稳定性 5 倍。5.2.5 失真度测量仪 失真度测量：03，允许误差限：3。5.2.6 绝缘电阻表 直流电压：500V，使用等级应不低于 10.0 级。5.2.7 工频耐压试验仪 工作电压不小于 2500V,使用等级应不低于 5.0 级。JJF（闽）（闽）10312010 5 6 校准项目和校准方法校准项目和校准方法 在满足 5.2 的规定下，允许使用本规范外的校准方法。6.1 准备 钳形表校验仪在表 3 所述环境条件下，放置时间不少于 2h，并按产品说明书要求进行开机预热。6.2 外观检查 用目视和手动检查。内容包括：制造厂名或商标、出厂编号、仪器名称、型号；钳形表校验仪外形结构、外露件不应损坏或脱落，机壳、端钮等不应有碰伤或松动现象；转换开关、调节机构应能正常转动；仪器附件、连接导线、电源线是否齐全；供电电源电压、频率标志、接地线等是否正常。6.3 通电检查 通电检查是按说明书要求，将钳形表校验仪各功能档放在正确的位置。从低量程到高量程观察输出信号是否正常，观察显示器能否显示 09 数码，读数是否能连续变化、清晰完整、无叠字、缺画现象，能否显示小数点、符号等。6.4 基本误差校准 6.4.1 校准点的选取 钳形表校验仪的基本误差的校准应在表 3 所述环境条件下进行，校验仪在连续通电工作(或按规定时间预热)后进行自校。然后选取其最高准确度中的最低量程作为基本量程。对模拟指示式钳形表校验仪的基本量程应对带有数字刻度的每个点进行校准，非基本量程只校准其下限和上限分度线；对数字式钳形表校验仪的基本量程应在该量程上相对均匀选取不少于 5 个点进行校准，非基本量程只校准起始点、中间点和终点。6.4.2 电流校准方法 钳形表校验仪电流功能的基本误差的校准接线方法如图 1 所示。钳形表检定装置钳形表检定装置I I/V V变换器变换器数字多用表数字多用表 图 1 钳形表校验仪电流功能校准的接线方法 注:100A1000A 大电流必须用高一等级的穿心互感器或穿心 I/V 变换器进行校准。6.4.3 电压校准方法 钳形表校验仪电压功能的基本误差的校准接线方法如图 2 所示。钳形表检定装置钳形表检定装置数字多用表数字多用表 图 2 钳形表校验仪电压功能校准的接线方法 JJF（闽）（闽）10312010 6 6.4.4 中值电阻校准方法 钳形表校验仪中值电阻基本误差的校准方法与电压误差的校准方法相同。模拟式钳形表校验仪的基本误差按公式（1）计算；数字式钳形表校验仪按公式（2）计算。6.5 分辨力试验 对各功能档最低量程上测试钳形表校验仪的最高分辨力。设备连线方式同示值误差的校准。使钳形表校验仪在最高分辨力量程末位变化一个字（即一个最小变化量），用分辨力比校验仪高510倍的标准仪器测量校验仪增量的实际值，标准器量值变化量的实际值，即为钳形表校验仪的实际分辨力。试验结果应符合 4.4 要求。6.6 调节细度 钳形表校验仪调节细度的校准可以通过穿心 IV 变换器变换，采用数字多用表进行测量，校准结果符合表 2 要求。6.7 稳定性试验 对各功能的最高分辨力量程的满量程值进行稳定性试验，设备连线方式同示值误差的校准。稳定性是指在校准环境条件不变和输出不作任何调整的情况下，在 1min 时间间隔内，被校点输出量的最大变化量。记录各参数最大值与最小值，按公式（3）计算出钳形表校验仪的稳定性，结果应符合 4.6 要求。6.8 失真度试验 钳形表校验仪的交流电压失真度的测量，可将其输出的交流电压值接至失真度测量仪进行测量；交流电流失真度的测量可以采用 I/V 变换的办法，用失真度测量仪进行测量。钳形表校验仪的失真度应符合 4.7 要求。6.9 升降变差 模拟式钳形表校验仪的升降变差按公式(4)计算升降变差 Ib，结果应符合 4.8 要求。6.10 绝缘电阻试验 断开钳形表校验仪的电源，用绝缘电阻表按规定部位进行测量。施加 500V 直流电压1 min，稳定 5s 后读数，其绝缘电阻值均应大于 20 M。6.11 绝缘强度试验 断开钳形表校验仪的电源，用耐压测试仪的高端接至钳形表校验仪电源、低端接至机壳；缓慢平稳地升至规定的电压值，保持 1min 后，将电压缓慢地降至零。耐压试验测试中应无击穿和飞弧现象。用耐压测试仪的高端接至钳形表校验仪已短接的输出端、低端接至机壳；缓慢平稳地升至规定的电压值，保持 1min 后，将电压缓慢地降至零。耐压试验测试中应无击穿和飞弧现象。7 校准结果表达校准结果表达 JJF（闽）（闽）10312010 7 根据校准结果，出具校准证书，所有校准项目及其结果均应在证书中反映。校准结果的表达按照 JJF 10712000 技术规范的要求。校准证书应包含以下信息内容：a)标题：校准证书；b)实验室名称和地址；c)委托单位名称以及地址；d)被校器具信息；e)证书的唯一性标识，页脚应有每页以及页数标识；f)校准地点、日期、环境条件；g)校准所依据的技术规范标识、名称、代号；h)校准数据/结果以及所用测量标准的溯源性及有效性说明；i)校准证书或校准报告签发人、职务、签发日期；j)校准结果仅对被校对象的有效性说明；k)未经实验室批准，不得部分复制证书或报告的声明。8 复校时间间隔复校时间间隔 复校时间间隔建议不超过 1 年，更换重要部件、维修或对仪器性能有怀疑时，应随时校准。JJF（闽）（闽）10312010 8 附录 A A 测量结果不确定度评定实例 A.1 概述 A.1.1 测量依据:JJG(闽)钳形表校验仪校准规范 A.1.2 测量环境条件:环境温度(201),环境相对湿度70%RH。A.1.3 测量用标准器:8508A 型数字多用表、I/V 变换器。A.1.4 测量对象：相对最大允许误差为0.1%的 TQS-1000A 型钳形表校验仪。A.1.5 测量方法：在规定的环境条件下，用 I/V 变换器及标准数字多用表法对钳形表校验仪进行校准，通过标准数字多用表的显示值和被检钳形表校验仪的指示值，确定被检钳形表校验仪的示值误差。A.2 数学模型 A.2.1 公式 I=In-Ib 式中：I 钳形表校验仪的示值误差；In 标准数字多用表测量值；Ib 钳形表校验仪输出标称值。A.2.2 灵敏系数 1nnIIc A(1)1bbIIc A(2)A.3 标准不确定度分量的评定 A.3.1 不确定度分量 u（In）的评定 分量 In 的不确定度来源主要是被测钳形表校验仪的测量不重复，主要影响数学模型中的 In 分量。实际测量过程中，可以选择钳形表校验仪输出交流 1000A 量程、频率为 50Hz，测量值通过 IV 变换器变换，连续测量 10 次，由标准数字多用表得到测量列如表 A1 所示，采用 A 类方法进行评定。JJF（闽）（闽）10312010 9 表 A1 连续测量标准数字多用表测量列 序号 Xi(V)序号 Xi(V)1 9.998 6 9.997 2 9.997 7 9.997 3 9.998 8 9.998 4 9.997 9 9.998 5 9.998 10 9.999 ViiXXn998.91011测量列量最佳估计值 A(3)重复性S(X)=1101012)(iXiX=6.75 10-4V A(4)考虑到 I/V 变换器的变比是 1000/10，故电流值为s=6.75 l0-2A 最佳估值(算术平均值的标准偏差，即测量重复性引起的测量不确定度为：AnXSXSi21013.2 A(5)则 u(In)=2.13 10-2A，自由度nv=10l=9。A.3.2 不确定度分量 u(Ib)的评定 分量 Ib 的不确定度主要是由标准数字多用表、IV 变换器变换的准确度及 IV 变换器变比分辨力引起的，采用 B 类方进行评定。A.3.2.1 不确定度分量)1(bIu的及自由度1bv的评定 从 8508A 的技术说明书得知,20V 量程，频率为 50Hz 时 24h的最大允许误差为(0.005%读数+0.001%FS),在 10V 点为7 10-4V,属均匀分布,3k,取半宽 a=7 10-4V,所以:VakabIu410041.43)1(电流变换得到：)1(bIu=4.041 10-2A JJF（闽）（闽）10312010 10 由于)1(bIu的估计很可靠，其自由度1bv=。A.3.2.2 不确定度分量)2(bIu及自由度2bv的评定 由 I/V 变换器的技术说明书给出其 1000A/l0V 时的最大允许误差为 5mV，取半宽为a=5 10-3V，在区间内可以认为服从均匀分布，包含因子 k=3，所以：VakabIu310887.23)2(，电流变换得到：u(Ib2)=28.87 10-2A 由于 u(Ib2)的估计很可靠，其自由度2bv=。A.3.2.3 不确定度分量 u(Ib3)及自由度3bv的评定 由说明书得到：I/V 变换器 1000A/10V 的分辨力为 1mV，在 0.5mV 的区间内，电压值服从均匀分布，取半宽 a=0.5mV，包含因子 k=3，则由此引起的不确定度为：u(Ib3)=ka=3a=2.887 10-4V，电流变换得到：u(Ib3)=2.887 10-2A 由于 u(Ib3)的估计很可靠，其自由度3bv=。A.3.2.4 u(Ib1)、u(Ib2)、u(Ib3)的合成不确定度 u(Ib)的计算 u2(Ib)=u2(Ib1)+u2(Ib2)+u2(Ib3)A(6)u(Ib)=22287.28887.2041.4 10-2A=29.29 10-2A，自由度bv=。A.4 合成标准不确定度的评定 A.4.1 标准不确定度汇总表 表 A2 标准不确定度汇总表 不确定度分量u(Ii)不确定度来源 不确定度值 iv u(In)测量的不重复 2.13 10-2A 9 u(Ib1)8508A 的 24 h 稳定性 4.041 10-2A u(Ib2)IV 变换器变换的准确度 28.87 10-2A u(Ib3)IV 变换器变比分辨力 2.887 10-2A U95=0.58A veff =JJF（闽）（闽）10312010 11 A.4.2 合成标准不确定度的计算 由于 In 与 I 彼此独立不相关，故合成标准不确定度按下式得到 222)()()(bbnncIucIucIu A(7)AAIuc22221036.291029.2913.2)(A.4.3 合成标准不确定度的的有效自由度effv bbbnnnceffvIucvIucIuv444)()()(424242)1029.29(9)1013.2()1036.29(A(8)A.5 扩展不确定度的评定 取置信概率 p=95，effv，查 t 分布表得到 k95=1.96 所以扩展不确定度为 AAIukUc58.0%1001036.2996.1)(29595 A(9)A.6 测量不确定度的报告 TQS1000A 型钳形表校验仪 1000A 量程，频率为 50Hz 时，示值误差测量结果的扩展不确定度为 U95=0.58A,(k=1.96)。该扩展不确定度的估计区间具有 0.95 的置信水平。JJF（闽）（闽）10312010 12 附录附录 B B 钳形表校验仪校准原始记录格式 证书编号 记录编号 委托单位 委托单位地址 仪器型号规格 出厂编号 准确度等级 制造厂 校准地点 校准依据 校准环境条件：温度 相对湿度 RH 表 B.1 校准使用设备 序 号 主标准器名称 型号规格 编号 不确定度或准确度等级或 最大允许误差 证书编号 有效期至 B1 外观检查：B2 通电检查：B3 分辨力：（数字式）B4 调节细度：B5 稳定性：B6 失真度：电压：电流：B7 升降变差：（模拟式）B8 绝缘电阻：B9 绝缘强度：JJF（闽）（闽）10312010 13 B10 基本误差：量程 输出示值()实际值()校准结果不确定度：校准员 核验员 校准日期