电三表计量标准技术报告样本.doc

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一、 计量标准的工作原理及其组成

原理: 用标准数字表法。直流稳压源、 稳流源提供稳定的电压、 电流信号, 加到电表校验装置, 经过电流、 电压调整器, 分别调整电流、 电压至被检各标称值, 同时由标准数字源读取标准电压、 电流值( 电流经过标电阻转换为电压) , 被检表标称值与标准数字表读数之差, 即为被检表的误差。

交流稳压源

直流稳压源

电表校验装置

220V

直流稳流源

标准数字表

被检表

二、 选用的计量标准器及主要配套设备
计 量 标 准 器
名 称
型 号
测量范围
不确定度或
准确度等级或
最大允许误差
制造厂及
出厂编号
检定
证书号
数字万用表

0-600V
DCV:0.003级ACV:0.03级DCI:0.03级ACI:0.08级
KEITHLEY;
0941965
4048
数字万用表
7552
0-600V
0-20A
DCV: 0.02级
ACV: 0.5级
DCI: 0.03级
ACI: 0.1级
日本横河;
0772
4071
三相指示仪表电能校验装置
LLT-801
0-600V 0-20A
0.1级
深圳市雷力特电测仪器公司; 0083
4002

主 要 配 套 设 备
标准电阻
BZ3 BZ6
0.Ω
0.01级

上海电表厂;
800549等
2521

绝缘电阻表

ZC25B-4
0－1000V
10.0级
上海第六电表厂;11-0666
6027
直流标准电压电流源
2553
0-10V
0-100mA
0.02级
日本横河;
52BD3041
4078
直流稳流源
JWL-30
0-30A
0.01级
上海电表厂; 76
0306
直流稳压源
YJ46
0-300V
0.01级
上海沪光仪器厂; 118, 046
0307
0308

温湿度计

WHM5
0－100％RH
-20－40℃
分度值1%RH 1℃
天津气象海洋仪器厂; 95835
153
直流电表校验台
XUJ2
0-600V 0-30A
0.05级
上海电表厂;
012
03003049
耐压测试仪
YD2670
0-1.5kV/3kV
5级
常州市扬子电子公司; 70-711
0601

三、 计量标准的主要技术指标

交直流电压、 电流、 功率表检定装置的主要技术指标如下表所示

名 称
型 号
准确度等级
数字万用表

DCV:0.003级ACV:0.03级
DCI:0.03级
ACI:0.08级
直流标准电压电流源
2553
0.02级
标准电阻
BZ6 BZ3
0.01级
三相指示仪表电能校验装置
LLT-801
0.1级

四、 环境条件
项 目
要 求
实际情况
结论
温 度
23±1℃
23±1℃
合格
湿 度
40-60%
40-60%
合格
工作面积
15m2
20m3
合格
防尘、 防震、 防腐
良好
良好
合格

五、 计量标准的量值溯源图

上 级 社 会 公 用 计 量 标 准
比 较 法
标准数字源检定装置
DCV, ACV: 0-1100V
DCA, ACI 0-11A, R: 0-100MΩ
DCV: ±0.0005% ACV: ±0.008%
DCI: ±0.0065% ACI: ±0.017%
R: ±0.014%

乌 石 化 最 高 计 量 标 准
数字表法
交直流电压、 电流、 功率表检定装置
0-30A 0-600V
DCV:U95=0.016% DCI:U95=0.028%,
ACI: U95=0.1% ACI:U95=0.1%,
P: U95=0.027%, ( υeff=∞)

工 作 用 计 量 器 具

指针式
频率表
0－400V
40－70Hz
1.0级及以下

0
功率表
0－600V
0－30A
0.1级及以下

0
电流表
0－30A
0.1级及以下

0
电压表
0－600V
0.1级及以下

0

六、 计量标准的测量重复性考核

选在用标准数字表2501A, 选用1台编号为1034.9的T24-V电压表 1台, 在装置正常的条件下, 等精度测量10次, 各次测量值如下:

序号

测量值( V)
V=Xi-

V2
1
99.984
0.000
0.000000
2
99.985
0.001
0.000010
3
99.976
-0.008
0.000064
4
99.975
-0.009
0.000081
5
99.975
-0.009
0.000081
6
99.987
0.003
0.000040
7
99.985
0.001
0.000010
8
99.982
-0.002
0.000040
9
99.985
0.001
0.000010
10
99.980
-0.004
0.000016

99.984
ΣV2
0.0000352

标准偏差: S= = 0.0020V

Sr=0.0020 /100 = 2.0×10-6

由于该装置的测量不确定度U95 ＝0.028%

故该标准测量重复性符合要求。

七、 计量标准的稳定性考核

根据要求, 在1年时间里分别对编号为1034.9的T24-V电压表 在150V点进行测量, 每次测量的间隔均大于1个月, 测量日期和结果见下表:

考核时
测量值 间

测量次数

3月31日

6月24日

9月22日
12月29日
1
149.758
149.812
149.819
149.780
2
149.774
149.780
149.776
149.762
3
149.765
149.756
149.760
149.782
4
149.775
149.770
149.756
149.787
5
149.778
149.780
149.781
149.791
6
149.765
149.772
149.770
149.782
7
149.780
149.775
149.780
149.767
8
149.776
149.786
149.782
149.785
9
149.760
149.792
149.790
149.760
10
149.771
149.782
149.792
149.792

149.770
149.780
149.780
149.779

则稳定性考核值为| 149.77-149.780| ＝0.0010格

相对值=0.0010/150×100%=0.00067%＜U95 ＝ 0.028%

故该标准测量时稳定性符合要求。

八、 测量不确定度评定
直流电流部分不确定度评定
1概述
1.1测量依据JJG 124-1993《电流表、 电压表、 功率表及电阻表检定规程》
1.2测量环境条件: 环境温度( 23±1) ℃, 相对湿度( 40-60) %RH.
1.3 测量标准:
数字多用表: 型号2501A , 量程DC 1mV-1000V,最大允许示值误差( 直流10V量程±( 0.001%*读数+8字)
直流标准电阻 型号 BZ3 标称值0.1Ω 准确度级别0.01
1.4被测对象: 直流电流表 型号D4量程5A准确度级别0.1
1.5测量过程: 采用标准数字多用表和标准电阻作标准来测量模拟指示直流电流表示值误差。将直流电阻与被测直流电流表相串联调节电流源使被测表指针对准某分度线( 示值) , 用标准多用数字表测量标准电阻电位端上的电压降值, 按照欧姆定律将电压降除以标准电阻值即得出被测电流实际值。被测电流表实际值减去实际值即为示值误差。
评定结果的使用: 符合上述条件的测量结果, 一般可直接使用不确定度的评定方法。其中5A点可直接使用本不确定度的评定结果。
2数学模型
⊿ = IX - IN = IX - VN / RN:
IX: 被测电流表示值 VN: 数字多用直流电压的读数 RN: 直流电流的实际值

3 传播系数
c(Ix)= ∂f/∂Ix=1;
c(VN)= ∂f/∂VN=-1/RN=-10Ω-2(RN=0.01Ω);
4 各标准不确定度分量计算
4.1 调节器调节细度引起的标准不确定度u1
调节器调节细度为 e1=0.01%,属 均匀分布, 覆盖因子k=
u1=e1/k=0.0058% 自由度为: υ1= ∞
4.2 电流源稳定度引起的标准不确定度u2
电流源稳定度为: e2=0.01%,属均匀分布, 覆盖因子k=
u2=e1/k=0.0058% 自由度为: υ2= ∞
4.3 标准数字万用表的标准不确定度
4.3.1 标准数字万用表准确度引起的标准不确定度u3´
2501A标准数字万用表mV档的误差限为: e3´ =0.005%±1d
属均匀分布, 覆盖因子k=

八、 测量不确定度评定
u3´`=e3´/k=0.0008% 其自由度为: υ3´= ∞
4.3.2 标准数字万用表分辨力的不确定度u3"
2501A标准数字万用表直流mV档的分辨力:e3"=0.00001mV
属均匀分布, 覆盖因子k= 按半宽计算:
u3"=e3"/2k=0.0003% 其自由度为: υ3"= ∞
4.3.3 合成标准数字万用表的标准不确定度u3
u23=u23´+u23" u3=0.00085% 其自由度为: υ3= ∞
4.4 直流标准电阻的标准不确定度u4
直流标准电阻的准确度e4=0.01% 属均匀分布, 覆盖因子k=
u4=e4/k=0.0058% 其自由度为: υ4= ∞
4.5 测量重复性的不确定度u5
本实验以检定满刻度点( 100格) 为例, 进行10次测量, 所得数据如下:
100.0024 100.0022 100.0022 100.0023 100.0023
100.0023 100.0022 100.0024 100.0024 100.0023
实验标准差: S=0.0105%
u5=S(V)=S/=0.0033% 其自由度为: υ5=10-1=9
5 标准不确定度一览表

标准不确定度分量u( Xi)
不确定度来源
标准不确定度值u( Xi)
k
自由度
U1
调节器调节细度引入的不确定度
0.0058%

∞
U2
电流源稳定度引入的不确定度
0.0058%

∞
U3
标准数字万用表的标准不确定度
0.00085%

∞
U4
标准电阻准确度引入的不确定度
0.0058%

∞
U5
读数重复性误差引入的不确定度
0.0033%

9
6 合成标准不确定度
u2c=u21+u22+u23+u24+u25 uc=0.0145%
7 有效自由度 ∞
8 扩展不确定度
取置信概率 p=95% , 由υeff=∞ 查表得 k=1.96
U95=k×uc=0.028%
直流电压部分不确定度评定
1概述
1.1测量依据JJG 124-1993《电流表、 电压表、 功率表及电阻表检定规程》
1.2测量环境条件: 环境温度( 23±1) ℃, 相对湿度( 40-60) %RH.
1.3 测量标准:
数字多用表: 型号2501A , 量程DC 1mV-1000V,最大允许示值误差( 直流10V量程±( 0.001%*读数+8字)
1.4被测对象: 直流电压表 型号T24-V量程150V 准确度级别0.2
1.5测量过程: 采用标准数字多用表法测量模拟指示直流电压表示值误差。将被测直流电压表指针对准某分度线( 示值) , 用标准多用数字表测量电压实际值。被测电压表实际值减去实际值即为示值误差。
评定结果的使用: 符合上述条件的测量结果, 一般可直接使用不确定度的评定方法。其中150V点可直接使用本不确定度的评定结果。
2数学模型
⊿ = UX -UN UX : 被测电压表示值 UN: 数字多用表直流电压的读数

3 传播系数
c(Ux)= ∂f/∂Ux=1;

4 各标准不确定度分量计算
4.1 调节器调节细度引起的标准不确定度u1
调节器调节细度为 e1=0.01%,属 均匀分布, 覆盖因子k=
u1=e1/k=0.0058% 自由度为: υ1= ∞
4.2 电压源稳定度引起的标准不确定度u2
电流源稳定度为: e2=0.01%,属均匀分布, 覆盖因子k=
u2=e1/k=0.0058% 自由度为: υ2= ∞
4.3 标准数字万用表的标准不确定度
4.3.1 标准数字万用表准确度引起的标准不确定度u3´
2501A标准数字万用表100V档的误差限为: e3´ =0.0025%
属均匀分布, 覆盖因子k=
u3´`=e3´/k=0.0014% 其自由度为: υ3´= ∞
4.3.2 标准数字万用表分辨力的不确定度u3"
2501A标准数字万用表直流100V档的分辨力:e3"=0.0001V

4.3.3 合成标准数字万用表的标准不确定度u3
u23=u23´+u23" u3=0.00085% 其自由度为: υ3= ∞
4.4 直流标准电阻的标准不确定度u4
直流标准电阻的准确度e4=0.01% 属均匀分布, 覆盖因子k=
u4=e4/k=0.0058% 其自由度为: υ4= ∞
4.5 测量重复性的不确定度u5
本实验以检定满刻度点( 100格) 为例, 进行10次测量, 所得数据如下:
100.0024 100.0022 100.0022 100.0023 100.0023
100.0023 100.0022 100.0024 100.0024 100.0023
实验标准差: S=0.0105%
u5=S(V)=S/=0.0033% 其自由度为: υ5=10-1=9

属均匀分布, 覆盖因子k= 按半宽计算:
u3"=e3"/2k=0.00003% 其自由度为: υ3"= ∞
4.3.3 合成标准数字万用表的标准不确定度u3
u23=u23´+u23" u3=0.0014% 其自由度为: υ3= ∞
4.4 测量重复性的不确定度u5
本实验以检定刻度点( 100格) 为例, 进行10次测量, 所得数据如下:
100.1242 100.1221 100.1324 100.1235 100.1320
100.1301 100.1228 100.1240 100.1244 100.1255
实验标准差: S=0.004%
u4=S(V)=S/=0.0013% 其自由度为: υ4=10-1=9

5 标准不确定度一览表

标准不确定度分量u( Xi)
不确定度来源
标准不确定度值u( Xi)
k
自由度
U1
调节器调节细度引入的不确定度
0.0058%

∞
U2
电压源稳定度引入的不确定度
0.0058%

∞
U3
标准数字万用表的标准不确定度
0.0014%

∞
U4
读数重复性误差引入的不确定度
0.0013%

9
6 合成标准不确定度
u2c=u21+u22+u23+u24 uc=0.0084%
7 有效自由度
∞
8 扩展不确定度
取置信概率 p=95% , 由υeff=∞ 查表得 k=1.96
U95=k×uc=1.96×0.0084%=0.016%

直流功率部分不确定度评定
1概述
1.1测量依据JJG 124-1993《电流表、 电压表、 功率表及电阻表检定规程》
1.2测量环境条件: 环境温度( 23±1) ℃, 相对湿度( 40-60) %RH.
1.3 测量标准:
数字多用表: 型号2501A , 量程直流10V量程±( 0.001%*读数+8字) ( 温度( 23±2) ℃)
直流标准电阻 型号 BZ3 标称值0.01Ω 准确度级别0.01
1.4被测对象: 功率表 型号D51量程150V/ 5A 准确度级别0.5
1.5测量过程: 采用标准数字多用表的前端测指示功率表的电压值, 将直流电阻与被测功率表电流端相串联, 调节电流源使被测表指针对准某分度线( 示值) , 用标准多用数字表后端测量标准电阻电位端上的电压降值, 按照欧姆定律将电压降除以标准电阻值即得出被测电流实际值。被测电流值减去实际值即为示值误差。
评定结果的使用: 符合上述条件的测量结果, 一般可直接使用不确定度的评定方法。其中75( 格) 点可直接使用本不确定度的评定结果。
2数学模型
⊿ = IX - UN / RN
IX : 被测功率电流示值
UN : 数字多用直流电压的读数
RN : 标准电阻

3 传播系数
c(Ix)= ∂f/∂Ix=1;
c(UN)= ∂f/∂UN=-1/RN=-10Ω-2(RN=0.01Ω);
4 各标准不确定度分量计算
4.1 电流调节器调节细度引起的标准不确定度u1
调节器调节细度为 e1=0.01%,属 均匀分布, 覆盖因子k=
u1=e1/k=0.0058% 自由度为: υ1= ∞
4.2 电流源稳定度引起的标准不确定度u2
电流源稳定度为: e2=0.01%,属均匀分布, 覆盖因子k=
u2=e1/k=0.0058% 自由度为: υ2= ∞

4.3 电压调节器调节细度引起的标准不确定度u1
调节器调节细度为 e3=0.01%,属 均匀分布, 覆盖因子k=
u3=e3/k=0.0058% 自由度为: υ3= ∞
4.4 电压源稳定度引起的标准不确定度u2
电流源稳定度为: e4=0.01%,属均匀分布, 覆盖因子k=
u4=e4/k=0.0058% 自由度为: υ4= ∞
4.5 标准数字万用表的标准不确定度
4.5.1 标准数字万用表准确度引起的标准不确定度u5´
2501A标准数字万用表150V档的误差限为: e5´ =0.0025%
属均匀分布, 覆盖因子k=
u5´`=e5´/k=0.0014% 其自由度为: υ5´= ∞
4.5.2 标准数字万用表分辨力的不确定度u5"
2501A标准数字万用表直流150V档的分辨力:e5"=0.001V
属均匀分布, 覆盖因子k= 按半宽计算:
u5"=e5"/2k=0.0003% 其自由度为: υ5"= ∞
4.5.3 合成标准数字万用表的标准不确定度u3
u25=u25´+u25" u5=0.0014% 其自由度为: υ5= ∞
4.4 测量重复性的不确定度u6
本实验以检定量限为150V/5A, 刻度点75( 格) 为例, 进行10次测量, 所得数据如下:
75.0573 75.0570 75.0720 75.0570 75.0720
75.0572 75.0570 75.0720 75.0575 75.0572
实验标准差: S=0.022%
u4=S(V)=S/=0.007% 其自由度为: υ4=10-1=9
5 标准不确定度一览表

标准不确定度分量u( Xi)
不确定度来源
标准不确定度值u( Xi)
k
自由度
U1
电流调节器调节细度引入的不确定度
0.0058%

∞
U2
电流源稳定度引入的不确定度
0.0058%

∞
U3
电压源稳定度引入的不确定度
0.0058%

∞
U4
电压调节器调节细度引入的不确定度
0.0058%

∞
U5
标准数字万用表的标准不确定度
0.0014%

∞
U6
读数重复性误差引入的不确定度
0.0070%

9

6 合成标准不确定度
u2c=u21+u22+u23+u24+u25+u26 uc=0.0136%
7 有效自由度
∞
8 扩展不确定度
取置信概率 p=95% , 由υeff=∞ 查表得 k=1.96
U95=k×uc=1.96×0.0136%=0.027%

交流电流部分不确定度评定
1概述
1.1测量依据JJG 124-1993《电流表、 电压表、 功率表及电阻表检定规程》
1.2测量环境条件: 环境温度( 23±1) ℃, 相对湿度( 40-60) %RH.
1.3 测量标准:
三相指示仪表、 电能表校验装置 型号LLT801 , 量程AC 0-5A,
被测对象: 交流电流表 型号D26-A 量程5A 准确度级别0.5
测量过程: 采用比较法, 用三相指示仪表、 电能表校验装置为被检表电流表给值, 使被测表指针对准某分度线( 示值) , 读取三相指示仪表、 电能表校验装置标准示值。用被测电流表示值减去标准示值即为示值误差
评定结果的使用: 符合上述条件的测量结果, 一般可直接使用不确定度的评定方法。其中5A点可直接使用本不确定度的评定结果。
2数学模型
⊿ = IX - IN IX : 被测电流表示值 IN : 三相指示仪表、 电能表校验装置标准示值
3 传播系数
c(Ix)= ∂f/∂Ix=1;
4 各标准不确定度分量计算
4.1 三相指示仪表、 电能表校验装置调节细度引起的标准不确定度u1
调节细度为 e1=0.5%,属 均匀分布, 覆盖因子k=
u1=e1/k=0.058% 自由度为: υ1= ∞
4.2 电流源稳定度引起的不确定度u2
电流源稳定度为: e2=0.02%,属均匀分布, 覆盖因子k=
u2=e1/k=0.0023% 自由度为: υ2= ∞
4.3 三相指示仪表、 电能表校验装置准确度引起的不确定度u3
三相指示仪表、 电能表校验装置5A档的误差限为: e3 =0.1%
属均匀分布, 覆盖因子k=
u3=e3/k=0.0115% 其自由度为: υ3= ∞
4.4 测量重复性的不确定度u5
本实验以检定5A档满刻度为例, 进行10次测量, 所得数据如下:
4.987 4.972 4.985 4.970 4.973
4.976 4.976 4.980 4.980 4.976
实验标准差: S=0.0011%

u4=S(V)=S/=0.0003% 其自由度为: υ4=10-1=9

5 标准不确定度一览表

标准不确定度分量u( Xi)
不确定度来源
标准不确定度值u( Xi)
k
自由度
U1
调节器调节细度引入的不确定度
0.058%

∞
U2
电流源稳定度引入的不确定度
0.0023%

∞
U3
装置标准不确定度
0.0115%

∞
U4
测量重复性的不确定度
0.0003%

9

6 合成标准不确定度
u2c=u21+u22+u23+u24 uc=0.06%
7 有效自由度
∞

8 扩展不确定度
取置信概率 p=95% , 由υeff=∞ 查表得 k=1.96
U95=k×uc=1.96×0.06%=0.1%

交流电压部分不确定度评定
1概述
1.1测量依据JJG 124-1993《电流表、 电压表、 功率表及电阻表检定规程》
1.2测量环境条件: 环境温度( 23±1) ℃, 相对湿度( 40-60) %RH.
1.3 测量标准:
三相指示仪表、 电能表校验装置 型号LLT801 , 量程AC 0-150A,
被测对象: 交流电压表 型号D26-V 量程5A 准确度级别0.5
测量过程: 采用比较法, 用三相指示仪表、 电能表校验装置为被检表电压表给值, 使被测表指针对准某分度线( 示值) , 读取三相指示仪表、 电能表校验装置标准示值。用被测电压表示值减去标准示值即为示值误差
评定结果的使用: 符合上述条件的测量结果, 一般可直接使用不确定度的评定方法。其中5A点可直接使用本不确定度的评定结果。
2数学模型
⊿ =UX - UN UX : 被测电压表示值
UN : 三相指示仪表、 电能表校验装置标准示值
3 传播系数 c(Ux)= ∂f/∂Ux=1;
4 各标准不确定度分量计算
4.1 三相指示仪表、 电能表校验装置调节细度引起的标准不确定度u1
调节细度为 e1=0.5%,属 均匀分布, 覆盖因子k=
u1=e1/k=0.058% 自由度为: υ1= ∞
4.2 电压源稳定度引起的不确定度u2
电压源稳定度为: e2=0.02%,属均匀分布, 覆盖因子k=
u2=e1/k=0.0023% 自由度为: υ2= ∞
4.3 三相指示仪表、 电能表校验装置准确度引起的不确定度u3
三相指示仪表、 电能表校验装置150V档的误差限为: e3 =0.1%
属均匀分布, 覆盖因子k=
u3=e3/k=0.0115% 其自由度为: υ3= ∞
4.4 测量重复性的不确定度u5
本实验以检定150V档满刻度为例, 进行10次测量, 所得数据如下:
150.290 150.321 150.321 150.280 150.282
150.290 150.320 150.315 150.330 150.300
实验标准差: S=0.009%
u4=S(V)=S/=0.003% 其自由度为: υ4=10-1=9
标准不确定度分量u( Xi)
不确定度来源
标准不确定度值u( Xi)
k
自由度
U1
调节器调节细度引入的不确定度
0.058%

∞
U2
电压源稳定度引入的不确定度
0.0023%

∞
U3
装置标准不确定度
0.0115%

U4
测量重复性的不确定度
0.003%

9
5 标准不确定度一览表

6 合成标准不确定度
u2c=u21+u22+u23+u24 uc=0.06%
7 有效自由度
∞

8 扩展不确定度
取置信概率 p=95% , 由υeff=∞ 查表得 k=1.96
U95=k×uc=1.96×0.06%=0.1%

九、 计量标准的测量不确定度验证

选一台型号为D4、 准确度为0.1级、 编号为10757的电流表, 分别在标准2501A和标准HP34401对1A进行测量, 测量结果如下:

D4指示值
2501A实际值
HP34401实际值
20
20.013
20.020
30
30.014
30.021
40
40.022
40.028
50
50.047
50.051
60
60.054
60.059
70
70.077
70.081
80
80.081
80.088
90
90.082
90.090
100
100.095
100.095

两个测量结果最大差值为: |y1-y2|＝|0.082%-0.090% |＝ 0.008%

由于U1＝U2＝0.028%, ( U12+U2 2) 1/2＝0.039%

因此, |y1-y2| ＜ ( U12+U2 2) 1/2

故认为本标准装置测量结果可靠。

十、 结论

经过上述对计量标准的测量重复性、 稳定性进行考核以及测量不确定度的分析、 评定及验证, 认为本计量标准符合国家计量检定系统表和有关检定规程及交直流电压、 电流、 功率表检定装置的要求, 能够进行0.1级以下电流表、 电压表、 功率表的量值传递。

十一、 附加说明

1、 JJG 124－1993 电流表、 电压表、 功率表及电阻表检定规程
2、 建立计量标准技术报告
3、 计量标准考核( 复查) 报告
4、 测量数据的全部原始记录
5、 标准装置操作程序
6、 电表历年检定合格证
7、 计量标准履历表及稳定性考核记录
8、 标准及配套设备使用说明书
9、 计量标准合格证书