JJF 1517-2015非接触式静电电压测量仪校准规范-(高清版).pdf
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1、中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 5 1 72 0 1 5非接触式静电电压测量仪校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rC o n t a c t l e s sE l e c t r o s t a t i cV o l t a g eM e a s u r i n gI n s t r u m e n t s 2 0 1 5-0 4-1 0发布2 0 1 5-0 7-1 0实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布非接触式静电电压测量仪校准规范C a l i b r a t i o nS p e
2、 c i f i c a t i o nf o rC o n t a c t l e s sE l e c t r o s t a t i cV o l t a g eM e a s u r i n gI n s t r u m e n t sJ J F1 5 1 72 0 1 5 归 口 单 位:全国电磁计量技术委员会高压计量分技术委员会 起 草 单 位:江苏省计量科学研究院北京东方计量测试研究所国家高电压计量站安徽省计量科学研究院国网湖北省电力公司电力科学研究院 本规范委托全国电磁计量技术委员会高压计量分技术委员会负责解释J J F1 5 1 72 0 1 5本规范主要起草人:潘宝祥(江苏
3、省计量科学研究院)刘 民(北京东方计量测试研究所)王海燕(国家高电压计量站)罗朝玉(安徽省计量科学研究院)王永勤(国网湖北省电力公司电力科学研究院)参加起草人:朱 洁(江苏省计量科学研究院)韦 建(江苏省计量科学研究院)J J F1 5 1 72 0 1 5目 录引言()1 范围(1)2 术语和计量单位(1)2.1 测试距离(1)2.2 标准平板电极(1)3 概述(1)4 计量特性(1)4.1 静电电压基本误差(1)4.2 电压示值短期稳定性(2)5 校准条件(2)5.1 环境条件(2)5.2 测量标准及其他设备(2)6 校准项目和校准方法(4)6.1 校准项目(4)6.2 校准前准备(4)6
4、.3 校准方法(4)7 校准结果表达(5)8 复校时间间隔(6)附录A 测量不确定度评定示例(7)附录B 校准原始记录格式(1 1)附录C 校准证书内页格式(1 2)附录D 标准平板电极试验(1 4)J J F1 5 1 72 0 1 5引 言 本规范依据J J F1 0 7 12 0 1 0 国家计量校准规范编写规则、I E C6 1 3 4 0-5-1-1 9 9 8 静电环境下电子元器件防护 一般要求相关条款编制。本规范为首次发布。J J F1 5 1 72 0 1 5非接触式静电电压测量仪校准规范1 范围本规范适用于测量物体表面电压不大于2 0k V的非接触式静电电压测量仪(也可称为非
5、接触式静电电压表,以下简称静电表)的校准。本规范不适用于接触式静电电压测量仪的校准。2 术语和计量单位2.1 测试距离 t e s t i n gd i s t a n c e在非接触测量中,被测表面与测量仪器最前端的距离或测量仪器说明书中定义的距离。2.2 标准平板电极 s t a n d a r dp l a t ee l e c t r o d e一个连接标准高压电源的、对地绝缘且边缘经过圆滑处理的金属平板。在平板中心靠近平板表面处,有平行于法线方向的均匀静电场存在,金属平板上的电压可以通过标准电压表读数或标准高压电源的设定来确定。3 概述静电表是一种用于测量带静电物体表面对地电位的仪器
6、。在不与被测表面接触的情况下,利用电场感应原理或其他原理,测量出表面的电压值。该电压是以无穷远或大地为零作为参考电位。静电表一般由电场传感器、距离指示器、测量单元、调零单元和显示单元组成,有些静电表有接地端子。最常见的电场传感器有感应电容式、转子伏特计式和振动电容式等。静电表按距离指示可分为带有距离定位指示器的和不带距离定位指示器两种;按显示方式可分为数字显示式和指针式两种。4 计量特性4.1 静电电压基本误差静电表的基本误差分为数字显示基本误差和指针显示基本误差两类,其公式可用下列形式之一表示。4.1.1 数字显示的绝对误差=(a%Ux+b%Um)(1)式中:绝对误差表示的基本误差限,V;a
7、 与读数有关的误差系数;1J J F1 5 1 72 0 1 5b 与满度值有关的误差系数;Ux 被校静电表的读数值(显示值),V;Um 被校静电表量程的满度值,V。4.1.2 数字显示的相对误差=a%+b%UmUx (2)式中:相对误差表示的基本误差限,V/V;其他字母含义同式(1)。4.1.3 指针显示的绝对误差限=Um a x(3)式中:Um a x 量程内最大允许绝对误差,V。其他字母含义同式(1)。4.1.4 指针显示的相对误差=Um a xUm1 0 0%(4)式中:字母含义同式(1)、式(2)。4.2 电压示值短期稳定性被校静电表电压示值在短时间内的变化应不大于仪器最大允许误差限
8、的1/2。短时间是指两次调零操作之间的时间,缺省值为1 5s。5 校准条件5.1 环境条件静电表的校准环境条件应满足以下要求:a)环境温度:2 05。b)相对湿度:3 0%7 5%。c)周围无影响测量的强电场和交变磁场,外界电磁场影响而引起的误差应不超过被校静电表允许误差的1/1 0。d)有接地线,且接地电阻小于4。e)在被校准仪器前端面与标准平板电极之间的立体空间内应不存在其他导体和绝缘物体。5.2 测量标准及其他设备静电表的校准装置一般由高压电源、标准平板电极、直流高压表、刻度尺、绝缘支架和距离调节装置组成,原理图如图1所示。其校准装置的扩展不确定度应小于被校准对象基本误差限值的1/3。2
9、J J F1 5 1 72 0 1 5图1 静电表校准装置原理框图5.2.1 高压电源高压电源分为工作用高压电源和标准用高压电源。a)作为工作用的高压电源的稳定度应满足:在半分钟内其电压的稳定度应不低于被校静电表最大允许误差限的1/1 0,调节细度应优于被校静电表最大允许误差限的1/1 0,直流电压纹波系数应小于1%。b)作为标准用高压电源的允许误差应小于被校静电表最大允许误差限的1/5。5.2.2 直流高压表直流高压表的允许误差应小于被校静电表最大允许误差限的1/5。5.2.3 标准平板电极标准平板电极平面的尺寸应该足够大,以减少边界效应引入的不确定度影响。判断方法见附录D。5.2.4 刻度
10、尺刻度尺范围为1mm3 0 0mm,允许误差为(0.11)mm。5.2.5 绝缘支架绝缘支架应满足以下要求:a)绝缘电阻Rd大于1T;b)耐受电压为2 5k V;c)保护电阻R应满足:RR+Rd11 0,且能够限制高压源对地短路电流应小于5mA,功率应满足设计要求。5.2.6 距离调节装置距离调节装置用于承载和移动被校静电表或其传感器。距离调节装置应使传感器前端伸出,支架几何形状和材料应对传感器前端周围电场分布无影响。移动轨迹应垂直于标准平板电极,调节细度小于0.1mm。3J J F1 5 1 72 0 1 56 校准项目和校准方法6.1 校准项目校准项目包括静电电压基本误差和静电电压短期稳定
11、性。6.2 校准前准备目视检查被校静电表,应有使用说明书或铭牌。铭牌应明确标出:产品名称、制造厂、型号、出厂编号、出厂日期、允许误差、电压量程、测试距离等。6.3 校准方法6.3.1 静电电压基本误差6.3.1.1 校准点选取每个量程应至少选取1 0%、2 0%、5 0%、1 0 0%量程在内的四个以上的校准点,或由校准用户指定校准点,每点测量n次(n2),取平均值为结果。正、负电压分别校准。6.3.1.2 标准源法标准装置中高压电源满足允许误差要求,且绝缘支架与保护电阻之间的关系满足要求,则其输出设定值可作为标准电压值,这种方法中不需要使用直流高压表。6.3.1.3 标准表法如果标准装置中高
12、压电源的允许误差不能满足要求,或绝缘支架与保护电阻之间的关系也不满足要求,则使用直流高压表的示值作为标准电压,但高压源短期稳定性和调节细度应满足5.2.1 a)的要求。6.3.1.4 校准步骤校验步骤如下:a)将被校静电表放在图1所示的装置上,需接地的应接地,高压电源输出零电压,或将标准平板电极接地,被校静电表调零。b)调节被校静电表测试距离。先将距离调节装置前移,使被校静电表的传感器正面前端平行地接触到标准平板电极。再将距离调节装置后移,保证被校静电表传感器正面前端平行于标准平板电极。如果说明书中规定固定距离,则校准测试距离为仪器说明书中定义位置的距离。如果说明书中未规定距离范围,则校准测试
13、距离为仪器说明书中定义的下限距离和上限距离,分别校准。c)调节高压电源输出。使标准平板电极达到校准点电压,按6.3.1.2和6.3.1.3选择标准电压读数,在附录B中记录标准值UN(正电压)或标准值UN(负电压)。d)读取被校静电表的显示,在附录B中记录示值Ux(正电压)或示值Ux(负电压)。e)静电电压示值误差计算如式(5),结果|Ux|应小于4.1中静电电压基本误差绝对值:Ux=Ux-UN(5)式中:Ux 被校静电表的示值误差,V;4J J F1 5 1 72 0 1 5UN 按6.3.1.2和6.3.1.3选择标准电压读数,V;Ux 被校静电表的显示读数,V;6.3.2 静电电压短期稳定
14、性校验步骤如下:a)将被校静电表调零,按规定的测试距离置于标准平板电极前;b)将标准平板电极电压设置到最大量程电压的5 0%,分别设置正、负电压,并开始记录时间;c)每隔5s观察被校静电表示值并记录,计时到1 5s计时结束,在正、负电压下分别进行,测量结果记录在附录B中;d)按照式(6)计算,结果应满足4.2的要求。S=Um a x-Um i nU1 0 0%(6)式中:S 电压示值短期稳定性;Um a x 被校静电表短时读数最大值,V;Um i n 被校静电表短时读数最小值,V;U 被校静电表初始示值,V。7 校准结果表达校准结果应在校准证书(报告)上反映,校准证书(报告)应至少包括以下信息
15、: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)证书或报告的唯一性标识(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)对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)校准证书和校准报告签发人的签名、职务或等效标识;o)校准结果
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