JJF 1491-2014数字式交流电参数测量仪校准规范-（高清版）.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 4 9 12 0 1 4数字式交流电参数测量仪校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rD i g i t a lA CE l e c t r i c a lP a r a m e t e r sM e t e r 2 0 1 4-1 1-1 7发布2 0 1 5-0 2-1 7实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布数字式交流电参数测量仪校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rD i g i t a lA CE l e c t r i c a lP a r a m e t e r sM e t e rJ J F1 4 9 12 0 1 4 归 口 单 位:全国电磁计量技术委员会 起 草 单 位:北京市计量检测科学研究院浙江省计量科学研究院山东省计量科学研究院 本规范委托全国电磁计量技术委员会负责解释J J F1 4 9 12 0 1 4本规范起草人:谷 扬(北京市计量检测科学研究院)郑孟霞(浙江省计量科学研究院)马雪锋(山东省计量科学研究院)黄 艳(北京市计量检测科学研究院)陈志明(浙江省计量科学研究院)李道民(山东省计量科学研究院)宋 楠(北京市计量检测科学研究院)J J F1 4 9 12 0 1 4目 录引言1 范围12 引用文件13 概述14 计量特性15 校准条件25.1 环境条件25.2 测量标准及其他设备26 校准项目和校准方法26.1 校准项目26.2 校准方法37 校准结果表达98 复校时间间隔9附录A 测量不确定度评定示例1 0附录B 校准原始记录格式1 2附录C 校准证书内页格式(第2页)1 4附录D 校准证书校准结果页格式(第3页)1 5附录E 电源负载法校准交流功率示值误差1 6附录F 示值误差表达式1 7J J F1 4 9 12 0 1 4引 言本规范依据国家计量技术规范J J F1 0 7 12 0 1 0 国家计量校准规范编写规则、J J F1 0 0 12 0 1 1 通用计量术语及定义、J J F1 0 5 9.12 0 1 2 测量不确定度评定与表示编制。本规范为首次制定。J J F1 4 9 12 0 1 4数字式交流电参数测量仪校准规范1 范围本规范适用于输入信号频率范围为4 0H z 1k H z的数字式交流电参数测量仪(以下简称测量仪)、数字显示的多功能测量仪器的交流电参数部分的校准。2 引用文件本规范引用了下列文件:J J G7 8 01 9 9 2 交流数字功率表G B/T1 3 9 7 82 0 0 8 数字多用表凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3 概述数字式交流电参数测量仪是用来测量电压、电流、功率、功率因数(相位)、频率等电信号的仪器。广泛应用于电器产品的质量控制、用电系统的在线监测、电参数指标的测量等。电参数测量仪的原理框图如图1,主要由传感器、信号调理电路、模数转换器、控制单元、通讯接口和显示器组成。图1 电参数测量仪原理框图4 计量特性测量仪的交流电压、交流电流、交流功率、频率、功率因数、相位的示值误差按附录F计算,测量范围和最大允许误差见表1。1J J F1 4 9 12 0 1 4表1 测量范围和最大允许误差功能测量范围最大允许误差(a+b)交流电压1V10 0 0V0.0 5%及以下交流电流1 0mA4 0A0.0 5%及以下交流功率1 0mW4 0kW0.0 5%及以下频率4 0H z 1k H z0.0 5%及以下功率因数(相位)01(0 3 6 0)0.0 1 及以下 注:1.功率因数最大允许误差换算成电角度。2.以上指标不是用于合格性判别,仅供参考。5 校准条件5.1 环境条件供电电源:电压(2 2 02 2)V,频率(5 00.5)H z;环境温度:(2 05);相对湿度:(5 52 0)%。5.2 测量标准及其他设备校准各参数所用标准设备见表2。表2 校准各参数所用标准设备校准参数标准源法标准表法交流电压示值误差标准源交流电源、标准电压表交流电流示值误差标准源交流电源、标准电流表交流功率示值误差标准源交流电源、标准功率表频率示值误差标准源变频电源、标准频率表功率因数(相位)示值误差标准源交流电源、标准相位表 注:除上表规定的标准设备外,也可使用其他符合上述要求的计量器具作为标准设备。标准装置的扩展不确定度应小于被校测量仪的最大允许误差绝对值的1/3。标准装置的功能和测量范围要完全覆盖被校测量仪的功能和测量范围。标准源、交流电源在3 0s内的稳定度和调节细度应小于被校测量仪最大允许误差绝对值的1/1 0。标准装置应该有良好的屏蔽和接地,以减小外界干扰。6 校准项目和校准方法6.1 校准项目测量仪校准项目见表3。2J J F1 4 9 12 0 1 4表3 校准项目序号校准项目计量特性条款校准方法条款1交流电压46.2.22交流电流46.2.33交流功率46.2.44频率46.2.55功率因数(相位)46.2.66.2 校准方法6.2.1 校准前检查被校测量仪通电后应清晰显示所测数据,按说明书要求进行预热并工作正常;根据被校测量仪的功能和量程,设置好标准器相应的功能和量程。6.2.2 交流电压通常选取5 0H z作为校准频率点,在测量范围内均匀选取不少于5个电压校准点,对测量仪的电压示值误差进行校准。有扩展频率范围的测量仪,在测量仪频率范围内选取包括最大频率点和最小频率点在内的不少于5个频率点,对交流电压的一个常用点进行示值误差校准。6.2.2.1 标准源法a)接线如图2所示的电压部分。图2 标准源法接线图 注:图中“”为同名端。b)调节标准源电压输出至校准点UN,被校测量仪电压显示值为Ux,则被校测量仪电压的示值误差U为:U=Ux-UN(1)相对误差U为:U=Ux-UNUN1 0 0%(2)式中:U 被校测量仪交流电压示值误差,V;Ux 被校测量仪交流电压显示值,V;3J J F1 4 9 12 0 1 4UN 交流电压标准值,V;U 被校测量仪交流电压相对误差,%。6.2.2.2 标准表法a)接线如图3所示的电压部分。图3 标准表法接线图 b)调节交流电源的电压输出至校准点,标准电压表的显示值为UN,被校测量仪显示值为Ux,则被校测量仪电压的示值误差按式(1)计算,相对误差按式(2)计算。6.2.3 交流电流通常选取5 0H z作为校准频率点,在测量范围内均匀选取不少于5个电流校准点,对测量仪的电流示值误差进行校准。有扩展频率范围的测量仪,在测量仪频率范围内选取包括最大频率点和最小频率点在内的不少于5个频率点,对交流电流的一个常用点进行示值误差校准。6.2.3.1 标准源法a)接线如图2所示的电流部分。b)调节交流电源电流输出至校准点IN,被校测量仪电流显示值为Ix,则被校测量仪电流的示值误差I为:I=Ix-IN(3)相对误差I为:I=Ix-ININ1 0 0%(4)式中:I 被校测量仪交流电流示值误差,A;Ix 被校测量仪交流电流显示值,A;IN 交流电流标准值,A;I 被校测量仪交流电流相对误差,%。6.2.3.2 标准表法a)接线如图3所示的电流部分。b)参照电压校准中的标准表法进行电流校准,被校测量仪的电流的示值误差按式(3)计算,相对误差按式(4)计算。4J J F1 4 9 12 0 1 46.2.4 交流功率通常选取5 0H z作为校准频率点,电压选择常用点(1 1 0V、2 2 0V或3 8 0V)作为基本量程,在电压基本量程下,电流在测量范围内均匀选取不少于5个点进行功率示值误差的校准;在电压非基本量程下电流可选择任意一个或几个点校准。功率因数选择1.0、0.5C(容性)、0.5L(感性)3个值,其中0.5C、0.5L的功率因数仅在电流量程的某一个点进行校准。有扩展频率范围的测量仪,在测量仪频率范围内选取包括最大频率点和最小频率点在内的不少于5个频率点,在功率因数为1.0时对交流功率的一个常用点进行示值误差校准。6.2.4.1 单相功率(1)标准源法a)接线如图2所示。b)调节标准源的输出电压至额定值UN,设置功率因数c o sN,调节标准源的输出电流IN,使输出功率至校准点PN,被校测量仪的功率显示值为Px,则被校测量仪功率的示值误差P为:P=Px-PN(5)相对误差P为:P=Px-PNPS1 0 0%(6)式中:P 被校测量仪交流功率示值误差,W;Px 被校测量仪交流功率显示值,W;PN 交流功率标准值,W;P 被校测量仪交流功率相对误差,%;PS 交流功率标准值为PN时的视在功率,W。(2)标准表法a)接线如图3所示。b)调节交流电源的输出电压使标准功率表电压显示为额定值UN,并设置功率因数使标准功率表显示值为c o sN,调节交流电源的输出电流,使功率输出至校准点,标准功率表功率显示值为PN,被校测量仪功率显示值为Px,则被校测量仪功率的示值误差按式(5)计算,相对误差按式(6)计算。6.2.4.2 三相功率(1)标准源法a)接线如图4所示(三相四线功率),或如图5所示(三相三线功率)。b)调节标准源的各相输出电压至额定值UN,设置功率因数c o sN,调节标准源的各相输出电流IN,使输出总功率至校准点PN,被校测量仪的总功率显示值为Px,则被校测量仪功率的示值误差按式(5)计算,相对误差按式(6)计算。5J J F1 4 9 12 0 1 4(2)标准表法a)接线如图6所示(三相四线功率),或如图7所示(三相三线功率)。b)调节交流电源的输出电压使标准功率表电压显示为额定值UN,并设置功率因数使标准功率表显示值为c o sN,调节交流电源的输出电流,使功率输出至校准点,标准功率表功率显示值为PN,被校测量仪功率显示值为Px,则被校测量仪功率的示值误差按式(5)计算,相对误差按式(6)计算。注:对于电流测量回路需要加实体负载的测量仪的校准方法可参照附录E。图4 三相四线功率标准源法接线图图5 三相三线功率标准源法接线图6J J F1 4 9 12 0 1 4图6 三相四线功率标准表法接线图图7 三相三线功率标准表法接线图7J J F1 4 9 12 0 1 46.2.5 频率校准时电压通常选择常用点,在频率测量范围内均匀选取不少于3个频率校准点。6.2.5.1 标准源法a)接线如图2所示的电压部分。b)设置标准源的输出电压至选定值,调节标准源的输出频率至校准点fN,被校测量仪频率显示值为fx,则被校测量仪频率的示值误差f为:f=fx-fN(7)相对误差f为:f=fx-fNfN1 0 0%(8)式中:f 被校测量仪频率示值误差,H z;fx 被校测量仪频率显示值,H z;fN 频率标准值,H z;f 被校测量仪频率相对误差,%。6.2.5.2 标准表法a)接线如图3所示的电压部分。b)参照电压校准中的标准表法进行频率校准,被校测量仪的频率的示值误差按式(7)计算,相对误差按式(8)计算。6.2.6 功率因数(相位)被校测量仪根据其显示方式的不同分为功率因数显示和相位显示。功率因数无量纲,相位的单位为度()。通常选取5 0H z作为校准频率点,电压、电流可以选择常用点。功率因数校准点通常选择1.0、0.8L、0.5L、0.2L、0.8C、0.5C、0.2C;相位校准点通常选择0,超前3 0,超前6 0,9 0,滞后3 0,滞后6 0。6.2.6.1 标准源法a)接线如图2所示。b)分别设定标准源的输出电压、输出电流至选定值,调节标准源的输出功率因数(相位)至校准点P FN(N),被校测量仪显示值为P Fx(x),则被校测量仪功率因数(相位)的示值误差P F()为:P F=P Fx-P FN(9)=x-N(1 0)式中:P F 被校测量仪功率因数示值误差;P Fx 被校测量仪功率因数显示值;P FN 功率因数标准值;被校测量仪相位示值误差,();x 被校测量仪相位显示值,();8J J F1 4 9 12 0 1 4N 相位标准值,()。6.2.6.2 标准表法a)接线如图3所示。b)分别设定交流电源的输出电压、输出电流至选定值,调节交流电源的输出功率因数(相位)至校准点,标准功率因数(相位)表显示为P FN(N),被校测量仪显示值为P Fx(x),则被校测量仪功率因数(相位)的示值误差按式(9)或式(1 0)计算。7 校准结果表达校准后,出具校准证书。校准结果应在校准证书上反映,校准证书应至少包括以下信息:a)标题,如“校准证书”;b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;e)客户的名称和地址;f)被校对象的描述和明确标识;g)进行校准的日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时,应说明被校对象的接收日期;h)如果与校准结果的有效性和应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;i)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;k)校准环境的描述;l)校准结果及其测量不确定度的说明;m)对校准规范的偏离的说明;n)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识;o)校准结果仅对被校对象有效的声明;p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。校准原始记录格式见附录B,校准证书内页格式见附录C、附录D。8 复校时间间隔建议复校时间间隔为1年。送校单位也可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。9J J F1 4 9 12 0 1 4附录A测量不确定度评定示例数字式交流电参数测量仪交流功率测量结果不确定度评定本示例用标准功率源作为标准器,采用标准源法对数字式交流电参数测量仪(以下简称测量仪)交流功率示值误差进行校准。并对交流功率示值误差的测量结果不确定度进行评定。A.1 测量方法采用标准源法,用标准源输出功率标准值PN,从被校测量仪上读取显示值Px。计算被校测量仪功率的示值误差P。A.2 测量模型P=Px-PN 式中:P 被校测量仪交流功率示值误差,W;Px 被校测量仪交流功率显示值,W;PN 交流功率标准值,W。在实际校准中,由于在恒温(2 02)的条件下进行,根据产品说明书,标准功率源技术指标在(2 05)全部符合,所以标准功率源的温度影响可忽略。被校测量仪在(04 0)时满足技术指标,所以温度影响也可忽略。由导线的热电势和电流的泄漏所带来的不确定度,也可以忽略。由环境湿度、大气压力、人为因素等带来的不确定度,远远小于以下分析的不确定度分量,均予忽略。A.3 不确定度分量的评定由测量模型可知,示值误差的不确定度由Px、PN引入。本文中以功率11 0 0 W,频率5 0H z为例进行分析。A.3.1 被校测量仪引入的标准不确定度u(Px)a)被校测量仪分辨力引入的标准不确定度u1(Px)测量11 0 0W功率,被校测量仪的分辨力为1W,按均匀分布,包含因子k=3,则:u1(Px)=12 3=0.2 9(W)b)被校测量仪重复性引入的标准不确定度u2(Px)等精度独立测量十次,数据如下:单位:W测量次数12345测量值11 0 011 0 111 0 011 0 011 0 1测量次数67891 0测量值11 0 111 0 011 0 111 0 111 0 101J J F1 4 9 12 0 1 4 单次测量的标准差s(xi)=(xi-x-)21 0-10.5 2(W)u2(Px)=s(xi)=0.5 2(W)被校测量仪引入的标准不确定度取分辨力和重复性引入的标准不确定度中较大者,即:u(Px)=0.5 2(W)A.3.2 标准源引入的标准不确定度u(PN)标准源功率输出11 0 0W,频率5 0H z时,最大允许误差为(2 6 01 0-6输出值),在此区间按均匀分布,包含因子k=3,则:u(PN)=11 0 00.0 2 6%3=0.2 8 630.1 7(W)A.4 合成不确定度uc(P)A.4.1 灵敏系数由测量模型P=Px-PN,可求灵敏系数:c1=PPx=1c2=PPN=-1功率示值误差测量结果不确定度分量一览表输入量估计值标准不确定度ci概率分布不确定度分量Px11 0 1W0.5 2W1正态0.5 2WPN11 0 0W0.1 7W-1均匀-0.1 7WA.4.2 合成标准不确定度u2c(P)=PPxu(Px)2+PPNu(PN)2=c1u(Px)2+c2u(PN)2uc(P)=0.5 22+0.1 720.5 5(W)A.5 扩展不确定度取包含因子k=2,则扩展不确定度为:U=20.5 5W=1.1(W)Ur e l=0.1%11J J F1 4 9 12 0 1 4附录B校准原始记录格式数字式交流电参数测量仪校准原始记录证书编号:被校仪器信息委托单位名称委托单位地址委托仪器名称生产单位规格型号仪器编号标准设备信息标准器名称型号编号准确度等级、最大允许误差或不确定度证书编号本次校准所用测量标准的溯源性说明:技术依据:环境条件 温度:相对湿度:校准地点:备注:校准日期:校准人员:核验人员:21J J F1 4 9 12 0 1 4交流功率校准:量程设定值电压电流c o s标准值显示值测量结果不确定度其他各参数校准:功能量程标准值显示值测量结果不确定度31J J F1 4 9 12 0 1 4附录C校准证书内页格式(第2页)证书编号-校准机构授权说明校准环境条件及地点:温 度地 点相对湿度%其他校准所依据的技术文件(代号、名称):校准所使用的主要测量标准:名 称测量范围不确定度/准确度等级检定/校准证书编号证书有效期至 注:1.仅对加盖“校准专用章”的完整证书负责。2.本证书的校准结果仅对所校准的对象有效。3.未经实验室书面批准,不得部分复印证书。第页 共页41J J F1 4 9 12 0 1 4附录D校准证书校准结果页格式(第3页)证书编号-校 准 结 果1.交流功率:量程设定值电压电流c o s标准值显示值测量结果不确定度2.其他各参数:功能量程标准值显示值测量结果不确定度校准结果不确定度的评估和表述均符合J J F1 0 5 9的要求。敬告:1.被校准仪器修理后,应立即进行校准。2.在使用过程中,如对被校准仪器的技术指标产生怀疑,请重新校准。3.根据客户要求和校准文件的规定,通常情况下个月校准一次。校 准 员:核 验 员:第页 共页51J J F1 4 9 12 0 1 4附录E电源负载法校准交流功率示值误差a)电源负载法校准交流功率示值误差,仪器接线如图E.1所示。图E.1 电源负载法校准交流功率接线图 b)调节交流电源的输出电压使标准功率表电压显示为额定电压值UN,设置好交流负载的功率因数使标准表显示值为c o sN,调节交流负载的大小以改变交流电源的输出电流,使功率输出至校准点,标准功率表功率显示值为PN,被校测量仪功率显示值为Px,则被校测量仪功率示值误差按式(5)计算,相对误差按式(6)计算。61J J F1 4 9 12 0 1 4附录F示值误差表达式测量仪各参数的示值误差可以用公式(F.1)或公式(F.2)表示:=(a%Xx+b%Xm)(F.1)=Xx=(a%+b%XmXx)(F.2)式中:Xx 测量仪的读数值;Xm 测量仪的满度值;a 与读数值有关的误差系数;b 与满度值有关的误差系数;测量仪的绝对误差;测量仪的相对误差。a和b一般应满足公式(F.3)关系:a4b(F.3)测量仪的准确度等级指数采用(a+b)表示。J J F1 4 9 12 0 1 4