JJG 719-2021直流电动势工作基准-(高清版).pdf
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1、中华人民共和国国家计量检定规程J J G7 1 92 0 2 1直流电动势工作基准W o r k i n gS t a n d a r d so fD CE l e c t r o m o t i v eF o r c e 2 0 2 1-1 2-0 8发布2 0 2 2-0 6-0 8实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布直流电动势工作基准检定规程V e r i f i c a t i o nR e g u l a t i o no fW o r k i n gS t a n d a r d so fD CE l e c t r o m o t i v eF o r c eJ J
2、 G7 1 92 0 2 1代替J J G7 1 91 9 9 1 归 口 单 位:全国电磁计量技术委员会 主要起草单位:中国测试技术研究院中国计量科学研究院 参加起草单位:甘肃省计量研究院 本规程委托全国电磁计量技术委员会负责解释J J G7 1 92 0 2 1本规程主要起草人:唐国民(中国测试技术研究院)孙茂一(中国测试技术研究院)郑联英(中国计量科学研究院)参加起草人:董 刚(甘肃省计量研究院)J J G7 1 92 0 2 1目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 术语和计量单位(1)3.1 直流电动势副基准装置(1)3.2 直流电动势工作基准装置(1)3.3 差值法(1)
3、3.4 差值替代法(1)3.5 闭环对称观测法(1)4 概述(2)5 计量性能要求(3)5.1 电动势范围(3)5.2 稳定性指标(3)6 通用技术要求(3)7 计量器具控制(3)7.1 检定条件(3)7.2 检定项目(4)7.3 检定方法(5)7.4 检定结果的处理(1 0)7.5 检定周期(1 0)附录A 检定原始记录格式(1 1)附录B 检定证书/检定结果通知书内页格式(第2页)(1 7)附录C 检定证书/检定结果通知书检定结果页式样(第3页)(1 8)附录D 恒温油槽温度测量方法(2 0)J J G7 1 92 0 2 1引 言 J J F1 0 0 22 0 1 0 国家计量检定规程
4、编写规则、J J F1 0 0 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共同构成支撑本规程编制工作的基础性系列规范。本规程代替J J G7 1 91 9 9 1 直流电动势工作基准。与J J G7 1 91 9 9 1相比,主要的技术变化如下:增加了相关的术语的定义;取消了内阻判断;增加了数字电压表测量电动势差值的方法;增加了温度测量方法。本规程的历次版本发布情况为:J J G7 1 91 9 9 1。J J G7 1 92 0 2 1直流电动势工作基准检定规程1 范围本规程适用于直流电动势工作基准计量器具的首次检定、后续检定和使用中检查。2
5、引用文件本规程引用了下列文件:G B3 9 2 91 9 8 3 标准电池凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规程;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规程。3 术语和计量单位3.1 直流电动势副基准装置 f a c i l i t yo f s e c o n d a r ys t a n d a r do fD Ce l e c t r o m o t i v e f o r c e用于保存直流电压主基准或直流电压作证基准复现电压单位的装置,可开展相应的量值传递工作。该装置由直流电动势副基准器、电动势差值测量系统、温度测量系统及恒温油槽组成。3.2 直流电
6、动势工作基准装置 f a c i l i t yo fw o r k i n gs t a n d a r do fD Ce l e c t r o m o t i v e f o r c e用于保存直流电动势副基准传递电压单位的装置,可开展相应的量值传递工作。该装置由直流电动势工作基准器、电动势差值测量系统、温度测量仪表及恒温油槽组成。3.3 差值法 d i f f e r e n c em e t h o d通过测量被测量和参考量的差值来获得与测量结果有关的数据,对该数据进行运算得到测量结果的测量方法。本规程中的被测量可以是作为标准的标准电池的电动势值,也可以是作为被检的标准电池的电动势值
7、;参考量是指过渡用标准电池的电动势值,或其他仪器输出与标准电池电动势值特性相当的电压值。3.4 差值替代法 d i f f e r e n c es u b s t i t u t i o nm e t h o d替代法是一种异时比较法,由已知被测量确定一个测量系统的工作参数,保持工作参数不发生变化,用未知被测量代替已知被测量,从测量系统中获取与测量结果有关数据的测量方法。差值替代法是指替代法中相互替代的被测量为一个差值的测量方法。3.5 闭环对称观测法 c l o s e d l o o ps y mm e t r i c a l o b s e r v a t i o nm e t h o
8、 d采用差值替代法进行测量时,被测量数量较多,测量持续的时间较长,测量系统的工作参数要随时间发生变化,这种变化以线性变化为主。为了消除线性变化带来的系统误差,把所有参与测量的被测量按时间顺序进行等时两次测量,第一次正顺序测量,第二次反顺序进行测量,每一个被测量的两次测量数据的平均值作为计算测量结果的依据,这种测量方法称为闭环对称观测法。1J J G7 1 92 0 2 14 概述直流电动势工作基准器通常由6只或1 0只饱和标准电池组成。饱和标准电池正极为汞,负极为1 0%的镉汞齐 G d(H g),正极上覆盖有一层硫酸亚汞(H g2S O4)糊状物,电解液为硫酸镉饱和水溶液。电解液中存在硫酸镉
9、结晶体(3 C d S O48 H2O)及少量硫酸,所有化学物质密封在“H”形的玻璃管内,其结构见图1。在2 0 时电池的电动势值约为1.0 1 86V。图1 饱和标准电池的结构示意图1汞(H g),标准电池的正极;21 0%的镉汞齐 G d(H g),标准电池的负极;3硫酸亚汞(H g2S O4),去极剂;4硫酸镉结晶体(3 C d S O48 H2O);5硫酸镉饱和水溶液,电解液;6铂引线;7玻璃容器标准电池的电路符号为“”。饱和标准电池具有以下特点:a)电动势值与保存的温度有关温度恒定电动势才有可能稳定。对直流电动势工作基准器中饱和标准电池通常给出2 0下标准电池电动势值,若使用时保存标
10、准电池的温度偏离2 0,相应温度下电动势值按公式(1)计算。Et=E2 0-a(t-2 0)+b(t-2 0)2-c(t-2 0)31 0-6(1)式中:Et 在温度t时的电动势值,V;2J J G7 1 92 0 2 1E2 0 在温度2 0时的电动势值,V;a 一次温度系数3 9.9,V/;b 二次温度系数0.9 4,V/2;c 三次温度系数0.0 0 9,V/3;t 标准电池保存温度,。b)电动势值具有滞后效应当标准电池受到突然的温度变化时,其电动势值不能立即随温度的变化而变化,要消除滞后效应,必须恒温足够的时间,通常在7天左右,个别标准电池消除滞后效应时间会更长。c)具有较大的内阻且不
11、能进行充放电新生产的标准电池内阻一般小于7 0 0;标准电池充放电会改变其电动势值,严重时可能永久性受到损坏,瞬时允许通过的电流应不大于0.1A。d)具有不可恢复性正负极短路或使用时充放电电流太大;倒置或倾斜超过4 5;运输过程中温度超出(1 52 5)。这几种情况都可能造成不可恢复的后果。直流电动势工作基准装置用于对一等及以下标准电池进行量值传递工作。检定直流电动势工作基准的装置为直流电动势副基准装置。5 计量性能要求5.1 电动势范围2 0下工作基准电动势值的范围为(1.0 1 86 0 001.0 1 86 7 00)V。5.2 稳定性指标5.2.1 年稳定性工作基准电池组中单只标准电池
12、电动势值年变化不超过1.0V,整组工作基准组中各标准电池电动势平均值年变化不超过0.7V。5.2.2 短期稳定性测量期间工作基准电池组中单只标准电池电动势变化不超过0.3V。6 通用技术要求工作基准电池组应具有下列标志:名称、型号、产品编号、制造厂名、正负极标志,接线柱旁应有对应的标准电池序号等。非控温标准电池应有漏油孔。7 计量器具控制7.1 检定条件7.1.1 环境条件环境温度:2 01,相对湿度:4 0%7 5%。7.1.2 所使用的计量标准器及配套设备3J J G7 1 92 0 2 17.1.2.1 直流电动势副基准器直流电动势副基准器通常由1 0只到2 0只饱和标准电池组成,电动势
13、值溯源到直流电压基准或直流电压作证基准,电动势值范围为(1.0 1 86 0 001.0 1 86 7 00)V,单只年变化不超过0.5V,成组年变化不超过0.2V。7.1.2.2 恒温油槽恒温油槽用于存放直流电动势副基准器及被检的直流电动势工作基准电池及其他参与测量的饱和标准电池的设备,变压器油或白矿油作为恒温介质。测量期间恒温油槽的温度稳定性及均匀性指标见表1,测温方法见附录D。表1 恒温油槽温度稳定性及均匀性项目短期稳定性/长期稳定性/水平梯度/垂直梯度/要求0.0 0 050.0 0 10.0 0 10.0 0 17.1.2.3 电压差值测量系统电压差值测量系统主要有两种类型,标准电池
14、比较仪测量电压差值的系统及数字电压表测量电压差值的系统。a)标准电池比较仪测量电压差值的系统系统包括标准电池比较仪、检流计及光电放大器、过渡标准电池、校准工作电流用标准电池、稳定的供电电源及切换开关等。标准电 池 比 较 仪 测 量 范 围 为1.0 1 79 0 00 V1.0 2 02 1 10 V,准 确 度 等 级 为0.0 1级;检流计及光电放大器灵敏度为0.1V变化1格;过渡标准电池不低于0.0 0 5级,短期稳定性应优于0.2V/6 0m i n,内阻应小于3 0 0;校准工作电流用标准电池不应低于0.0 0 5级;切换开关的热电势应不大于0.0 5V。b)数字电压表测量电压差值
15、的系统包括精密数字电压表、过渡标准电池、低热电势程控开关、计算机及控制软件等。精密数字电压表分辨力应不大于0.0 1V,数字电压表(预热后)5m i n的电压变差应小于0.0 5V,2 4h的最大允许误差为0.3V。过渡标准电池不低于0.0 0 5级,内阻应小于3 0 0;低热电势程控开关热电势应不大于0.0 5V。7.1.2.4 温度测量系统为了确定2 0下标准电池电动势值,必须进行温度测量。温度测量系统的测量温度的扩展不确定度应优于0.0 0 2(k=2)。注:如果被检工作基准电池和直流电动势副基准放在同一恒温油槽中,只需要测量温度的变化。7.2 检定项目检定项目见表2。4J J G7 1
16、 92 0 2 1表2 检定项目一览表检定项目首次检定后续检定使用中检查外观检查+电动势值检定+年稳定性考核-+-短期稳定性+注:符号“+”表示需要检定,符号“-”表示不需检定。7.3 检定方法7.3.1 外观检查检查被检工作基准电池组上的符号或标志,应符合第6章的要求。7.3.2 电动势值检定用标准电池比较仪检定工作基准电池组应采用差值替代的闭环对称观测法,用直流电动势副基准电池电动势的平均值对其进行传递。用数字电压表检定工作基准电池组应采用差值替代法,用直流电动势副基准电池电动势的平均值对其进行传递。7.3.2.1 标准电池比较仪检定电动势值用标准电池比较仪的差值替代法的原理线路如图2所示
17、,用标准电池比较仪通过测量副基准标准电池或工作基准标准电池与过渡用标准电池之差值,直接读取副基准标准电池和工作基准标准电池的电动势值,通过计算可以得到被检工作基准标准电池电动势实际值,当被检的工作基准标准电池和副基准标准电池在同一温度下,计算得到的值为2 0时工作基准标准电池的电动势值。图2 用标准电池比较仪的差值替代法线路En 1、En 2、Enm用作标准的副基准标准电池;Ex 1、Ex 2、Exp用作被检的工作基准标准电池或其他电池;Ey校准工作电流用标准电池;Et过渡用标准电池;B1、B2、B3标准电池比较仪供电电池;G1调工作电流用检流计;G2调测量盘读取测量数据用检流计;SW0多点切
18、换开关5J J G7 1 92 0 2 1a)测量前的准备1)接线测量前将所用参与测量的标准电池平稳地放入恒温油槽内,负极连接在一起。副基准标准电池、被检工作基准标准电池或其他被检标准电池的正极连接到SW0对应编号的引线上,记录引线编号与各标准电池的对应关系。电压差值由SW0的公共端和过渡用标准电池的正极引出。SW0的公共端连接到标准电池比较仪的Ex端,过渡用标准电池的正极连接到标准电池比较仪的Et端。测温所用的标准电阻放入恒温油槽中,铂电阻温度计应插入油槽中,分别连接到测温电桥相应的接线端,按测温电桥使用说明书进行测温前的调试。接线方法见附录D。2)恒温启动恒温油槽,恒温时间应不少于7d。3
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