JJF（皖）170-2023 电流线圈校准规范.pdf

(皖)安徽省地方计量技术规范JJF（皖）1702023电流线圈校准规范Calibration Specification of Current Coils2023-08-03 发布2023-10-01 实施安徽省市场监督管理局发 布JJF（皖）170-2023电流线圈校准规范Calibration Specification of Current Coils主要起草单位：上海市计量测试技术研究院参加起草单位：江苏省计量科学研究院上海交通大学本规范委托上海市计量测试技术研究院负责解释JJF（皖）170-2023JJF（皖）170-2023本规范主要起草人：周力任（上海市计量测试技术研究院）潘洋（上海市计量测试技术研究院）朱力（上海市计量测试技术研究院）参加起草人：耿骥（上海市计量测试技术研究院）张露妍（江苏省计量科学研究院）罗响（上海交通大学）JJF（皖）170-2023I目录引言.（II）1范围.（1）2引用文件.（1）3术语和计量单位.（1）4概述.（1）5计量特性.（1）6校准条件.（2）6.1 环境条件.（2）6.2 测量标准及其他设备.（2）7校准项目和校准方法.（3）7.1 校准项目.（3）7.2 校准方法.（4）8校准结果表达.（5）9复校时间间隔.（6）附录 A电流线圈测量不确定度评定示例.（7）附录 B校准原始记录格式.（11）附录 C校准证书内页格式.（12）JJF（皖）170-2023II引言JJF 10712010国家计量校准规范编写规则、JJF 10012011通用计量术语及定义和 JJF 1059.12012测量不确定度评定与表示共同构成支撑本校准规范制定工作的基础性系列规范。本规范为首次制定。JJF（皖）170-20231电流线圈校准规范1范围本规范适用于输入为交、直流电流信号，输出为交、直流电压信号的电流线圈的校准。本规范中电流测量范围为 0.01A20 kA，其中交流电流的频率为 50 Hz。超出本规范测量范围和频率范围的电流线圈，若计量标准的测量能力满足相应的计量性能要求，可参照本规范执行。本规范不适用于输出为数字信号的电流线圈的校准。2引用文件本规范引用了下列文件：JJF 10872002 直流大电流测量过程控制JJF（军工）2642020 电流传感器校准规范GB/T 16927.42014 高电压和大电流试验技术第 4 部分：试验电流和测量系统的定义和要求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术语和计量单位本规范引用文件中界定的术语和定义适用于本规范。3.1电流电压转换值 current to voltage conversion value电流线圈输出电压值与输入电流值的比值，V/A。注：V/A 表示电压电流转换关系。4概述电流线圈通常由线圈、辅助电路、电流采样电阻（非必需的元件）等部件组成，将输入的电流信号按预期规律转换成电压信号输出，用于通用仪表测量交、直流电流信号。电流线圈常见工作原理有电磁感应式、磁调制式、霍尔效应式等。5计量特性5.1交流电流电压转换值输入交流电流范围:0.01 A20kA；JJF（皖）170-20232频率：50 Hz；最大允许误差:(0.05%5%)。5.2直流电流电压转换值输入直流电流范围:(0.01A20 kA)；最大允许误差:(0.005%5%)。注：具体计量特性参照被校电流线圈的技术要求，以上指标不适用于合格性判别，仅供参考。按公式（1）计算被校电流线圈电流电压转换值的误差：arSS（1）式中：被校电流线圈电流电压转换值的误差，V/A；Sr被校电流线圈电流电压转换标称值，V/A；Sa被校电流线圈电流电压转换实际值，V/A。按公式（2）计算被校电流线圈电流电压转换值的相对误差：%100aarrSSS（2）式中：r被校电流线圈电流电压转换值的相对误差，%。6校准条件6.1环境条件6.1.1环境温度：(205)；6.1.2相对湿度：80%；6.1.3供电电源：电压(22022)V、频率(500.5)Hz；6.1.4周围无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动。6.2测量标准及其他设备校准装置的测量范围应覆盖被校电流线圈的测量范围，对应功能的扩展不确定度应不大于被校电流线圈相应功能最大允许误差绝对值的 1/3。测量标准主要设备一览表见表 1。JJF（皖）170-20233表 1测量标准主要设备一览表序号校准方法标准器名称计量性能1标准源法标准电流源交流电流范围：0.01A20 kA；频率：50 Hz；最大允许误差：(0.005%1%)。直流电流范围：(0.01A20 kA)；最大允许误差：(0.001%1%)。2标准电压表交流电压范围：0.01 V10 V；频率：50 Hz；最大允许误差：(0.01%0.2%)。直流电压范围：(-10-0.01)V、(0.0110)V；最大允许误差：(0.0005%0.2%)。3标准表法电流源交流电流范围：0.01A20 kA；频率：50 Hz；失真度：小于 0.5%。直流电流范围：0.01A20 kA；纹波系数：小于 0.5%。4电流比例标准器交流电流范围：0.01A20 kA；频率：50 Hz；最大允许误差：(0.002%0.2%)。直流电流范围：0.01A20 kA；最大允许误差：(0.0002%0.2%)。5标准电阻器交流阻值最大允许误差：(0.002%0.2%)；频率：50 Hz；年稳定度：(0.001%0.2%)。直流阻值最大允许误差：(0.0005%0.2%)；年稳定度：(0.0005%0.2%)。6标准电压表交流电压范围：0.01 V10 V；频率：50 Hz；最大允许误差：(0.01%0.2%)。直流电压范围：(-10-0.01)V、(0.0110)V；最大允许误差：(0.0005%0.2%)。7校准项目和校准方法7.1校准项目校准项目见表 2。表 2校准项目序号校准项目校准方法条款1交流电流电压转换值7.2.12直流电流电压转换值7.2.2JJF（皖）170-202347.2校准方法7.2.1校准点的选择所有量程都应校准，每个量程选取 5 个校准点，平稳升电流至待校电流线圈量程上限的 10%、20%、50%、80%、100%，或以上校准点的附近，偏差小于量程百分数数值1%（绝对偏差），应覆盖满量程校准点。7.2.2交流电流电压转换值7.2.2.1标准源法按照被校电流线圈使用说明书的要求和规定进行预热和数值清零。标准源法如图 1所示。标准电流源输出端与被校电流线圈输入端连接，被校电流线圈输出端与标准电压表测量端连接，根据校准点设定标准电流源的输出值 I，记录标准电压表的示值 V。被校电流线圈HL标准电流源HL输入端输出端HL标准电压表HL图 1标准源法示意图按公式（3）计算被校电流线圈交流电流电压转换实际值：IVSa（3）式中：Sa被校电流线圈电流电压转换实际值，V/A。V标准电压表的示值，V；I标准电流源的输出值，A。7.2.2.2标准表法按照被校电流线圈使用说明书的要求和规定进行预热和数值清零。标准表法如图 2所示。电流源输出端与电流比例标准器的输入端及被校电流线圈的输入端连接，电流比例标准器按预期比例变换电流后，其输出端连接标准电阻器的电流端，然后由标准电压表测量标准电阻器电位端的电压值 V1；同时，另一台标准电压表测量被校电流线圈输出端的电压值 V2。JJF（皖）170-20235图 2标准表法示意图按公式（4）计算被校电流线圈交流电流电压转换实际值：KRVVSa12（4）式中：Sa被校电流线圈电流电压转换实际值，V/A。V2被校电流线圈输出端的电压值，V；V1标准电阻器电位端的电压值，V；R标准电阻器的电阻值，；K电流比例标准器的比例值，A/A。7.2.3直流电流电压转换值7.2.3.1标准源法校准方法同 7.2.2.1。7.2.3.2标准表法校准方法同 7.2.2.2。8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：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；JJF（皖）170-20236f)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)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，不得部分复制证书或报告的声明；q)校准证书发布的日期。测量不确定度评定示例见附录 A，校准原始记录格式见附录 B，校准证书（报告）内页格式见附录 C。9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。JJF（皖）170-20237附录 A电流线圈测量不确定度评定示例A.1交流电流电压转换值测量不确定度评定（标准源法）A.1.1依据 JJF 1059.1-2012测量不确定度评定与表示中规定的方法，对交流电流电压转换值进行测量不确定度评定。被校电流线圈交流电流电压转换标称值 0.36mV/A、额定电流 1000A、额定频率 50Hz；测量标准由标准电流源和标准电压表组成；校准方法为标准源法。A.1.2测量模型IVSa)AC(A.1)式中：Sa(AC)交流电流电压转换实际值，V/A；V标准电压表的示值，V；I标准电流源的输出值，A。A.1.3测量不确定度的来源分析与评定A.1.3.1测量不确定度主要来源被校电流线圈电流电压转换标称值 0.36mV/A，以交流电流 1000A、频率 50Hz 为例进行评定，不确定度来源主要有以下几项：a)由测量重复性引入的不确定度分量 ua1，采用 A 类方法评定；b)由标准电流源引入的不确定度分量 ub1，采用 B 类方法评定；c)由标准电压表引入的不确定度分量 ub2，采用 B 类方法评定。A.1.3.2测量重复性引入的不确定度分量 ua1表 A.1测量结果及不确定度评定测量次数电流电压转换实际值(mV/A)测量次数电流电压转换实际值(mV/A)10.3608060.3608220.3607170.3607630.3608480.3608940.3607790.3608250.36092100.3607310 次测量平均值0.360806 mV/A标准不确定度2.210-5mV/AJJF（皖）170-20238A.1.3.3由标准电流源引入的不确定度分量 ub1标准电流源最大允许误差为0.01%，其引入的不确定度在区间内服从均匀分布，包含因子 k=3，因此 ub1=5.810-2A。A.1.3.4由标准电压表引入的不确定度分量 ub2用数字多用表交流电压档 1V 量程，仪器手册提供的最大允许误差为(710-5读数+210-5量程)，其引入的不确定度在区间内服从均匀分布，包含因子 k=3，因此ub2=2.710-5V。A.1.4合成标准不确定度灵敏系数如下：2(AC)1IVIScaIVSca1(AC)2根据以上分析，可列出标准不确定度分量表，如表 A.2 所示，各分量间相互独立。表 A.2不确定度分量及合成表不确定度来源标准不确定度分量灵敏系数标准不确定度标准电流源5.810-2A3.610-4mV/A22.110-5mV/A标准电压表2.710-5V110-3A-12.710-5mV/A测量重复性2.210-5mV/A合成标准不确定度uc4.110-5mV/AA.1.5扩展不确定度计算取 k=2，则交流电流 1000A 测量结果的扩展不确定度：U=kuc=8.210-5mV/A(k=2)A.2直流电流电压转换值测量不确定度评定（标准表法）A.2.1依据 JJF 1059.1-2012测量不确定度评定与表示中规定的方法，对直流电流电压转换值进行测量不确定度评定。被校电流线圈直流电流电压转换标称值 1mV/A、额定电流 1000A，测量标准由电流源、电流比例标准器、标准电阻器和两台标准电压表组成，校准方法为标准表法。A.2.2测量模型KRVVSa12)DC(A.2)JJF（皖）170-20239式中：Sa(DC)直流电流电压转换实际值，V/A；V2被校电流线圈输出端的电压值，V；V1标准电阻器电位端的电压值，V；R标准电阻器的电阻值，；K电流比例标准器的比例值，A/A。A.2.3测量不确定度的来源分析与评定A.2.3.1测量不确定度主要来源被校电流线圈电流电压转换标称值 1mV/A，以直流电流 1000A 为例进行评定，不确定度来源主要有以下几项：a)由测量重复性引入的不确定度分量 ua2，采用 A 类方法评定；b)由标准电压表 1（测量被校电流线圈输出端的电压值）引入的不确定度分量 ub3，采用 B 类方法评定；c)由标准电压表 2（测量标准电阻器电位端的电压值）引入的不确定度分量 ub4，采用 B 类方法评定；d)由电流比例标准器引入的不确定度分量 ub5，采用 B 类方法评定；e)由标准电阻器引入的不确定度分量 ub6，采用 B 类方法评定。A.2.3.2测量重复性引入的不确定度分量 ua2测量结果及不确定度评定见表 A.3。表 A.3测量结果及不确定度评定测量次数电流电压转换实际值(mV/A)测量次数电流电压转换实际值(mV/A)11.002661.002121.002871.002231.002381.002941.002591.002551.0028101.002710 次测量平均值1.00254 mV/A标准不确定度8.610-5mV/AA.2.3.3由标准电压表 1（测量被校电流线圈输出端的电压值）引入的不确定度分量 ub3用数字多用表直流电压档 1V 量程，仪器手册提供的最大允许误差为(810-6读数+310-7量程)，其引入的不确定度在区间内服从均匀分布，包含因子 k=3，因此ub4=4.810-6V。JJF（皖）170-202310A.2.3.4由标准电压表 2（测量标准电阻器电位端的电压值）引入的不确定度分量 ub4用数字多用表直流电压档 1V 量程，仪器手册提供的最大允许误差为(810-6读数+310-7量程)，其引入的不确定度在区间内服从均匀分布，包含因子 k=3，因此ub4=4.810-6V。A.2.3.5由电流比例标准器引入的不确定度分量 ub5电流比例标准器最大允许误差为210-6，比例值为 1000，其引入的不确定度在区间内服从均匀分布，包含因子 k=3，因此 ub5=1.210-3。A.2.3.6由标准电阻器引入的不确定度分量 ub6标准电阻器阻值标称值为 1，不确定度为 510-6，包含因子k=2；年稳定度为 510-6，其引入的不确定度在区间内服从均匀分布，包含因子 k=3，因此 ub6=3.910-6。A.2.4合成标准不确定度灵敏系数如下：KVRVSca12(DC)3KVVRSca12(DC)4KVRVVSca2121(DC)5212(DC)6KVRVKSca根据以上分析，可列出标准不确定度分量表，如表 A.4 所示，各分量间相互独立。表 A.4不确定度分量及合成表不确定度来源标准不确定度分量灵敏系数标准不确定度标准电压表14.810-6V1 m/V4.810-6m标准电压表24.810-6V1 m/V4.810-6m电流比例标准器1.210-3110-3m1.210-6m标准电阻器3.910-6110-33.910-6m测量重复性8.610-5mV/A合成标准不确定度uc8.710-5mV/AA.2.5扩展不确定度计算取 k=2，则直流电流 1000A 测量结果的扩展不确定度：U=kuc=1.810-4mV/A(k=2)JJF（皖）170-202311附录 B校准原始记录格式被校仪器基本信息委托单位地址仪器名称型号/规格生产厂家出厂编号测量范围准确度等级校准时使用的标准器名称型号/规格溯源证书有效期至不确定度或准确度等级或最大允许误差测量范围校准依据校准地点环境温度相对湿度校准结果电流电压转换标称值量程(A)输入电流值(A)输出电压值(V)电流电压转换实际值(V/A)不确定度(k=2)备注：标准源法量程(A)比例值(A/A)电阻值()电阻器电压值(V)输入电流值(A)输出电压值(V)电流电压转换实际值(V/A)不确定度(k=2)备注：标准表法校准员：核验员：校准日期：JJF（皖）170-202312附录 C校准证书内页格式证书编号：XXXXXX-XXXX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/最大允许误差检定/校准证书编号溯源机构名称证书有效期至注：1.XXXXX仅对加盖“XXXXX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 X 页共 X 页JJF（皖）170-202313证书编号：XXXXXX-XXXX校校 准准 结结 果果1.交流电流电压转换值量程输入电流值(A)电流电压转换标称值(V/A)电流电压转换实际值(V/A)不确定度(k=2)备注：频率为50Hz2.直流电流电压转换值量程输入电流值(A)电流电压转换标称值(V/A)电流电压转换实际值(V/A)不确定度(k=2)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。校准员：核验员：X 页共 X 页