一種15A以內(nèi)直流穩(wěn)壓電源檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置的研究

張婷　張文博　劉意

摘要：為滿足15A以內(nèi)直流穩(wěn)壓電源的檢定需要，設(shè)計(jì)該標(biāo)準(zhǔn)裝置。文章介紹了新建標(biāo)準(zhǔn)裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理、技術(shù)特點(diǎn)等。對測量不確定度、重復(fù)性、穩(wěn)定性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：直流穩(wěn)壓電源;標(biāo)準(zhǔn)裝置;測量不確定度;重復(fù)性;穩(wěn)定性

中圖分類號： TP311? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）01-0244-03

Abstract： To meet the need for DC regulated voltage power supply verification， established the standard device.This paper introduces the new structure，working principle， main technical characteristics of the standard device，and provides experiments to verify the uncertainty and repeatability and stability of the standard device .

Key words： DC regulated voltage power supply; standard device; uncertainty;stability; repeatability

《計(jì)量法》規(guī)定，企事業(yè)單位有實(shí)際需要，即可自行決定建立相適應(yīng)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，其建立的各項(xiàng)最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，都要依法考核合格，才有資格進(jìn)行量值傳遞。依據(jù)JJG（軍工） 77—2015《直流穩(wěn)壓電源檢定規(guī)程》，本文設(shè)計(jì)了一套能完成15A以內(nèi)直流穩(wěn)壓電源檢定工作的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置，并對該計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置可測量的直流電壓、直流電流、紋波電壓三個(gè)參數(shù)的測量不確定度、重復(fù)性、穩(wěn)定性進(jìn)行分析，以直流電壓參數(shù)為例，進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)、計(jì)算。

1 15A以內(nèi)直流穩(wěn)壓電源檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)及工作原理

根據(jù)JJG（軍工） 77—2015《直流穩(wěn)壓電源檢定規(guī)程》規(guī)定，對一臺直流穩(wěn)壓電源的檢定包括直流電壓示值、直流電流示值、紋波電壓、負(fù)載調(diào)整率、電源電壓調(diào)整率等多個(gè)項(xiàng)目。該套檢定裝置設(shè)計(jì)使用FLUKE公司的8508A八位半高精度標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字多用表作為主標(biāo)準(zhǔn)器，其最高可測量電流為20A，符合使用要求。配套設(shè)備為泰克的TDS3052示波器和Chroma的電子負(fù)載以及調(diào)壓器、連接線。

該套裝置的工作原理是將被檢電源加電預(yù)熱，完后分別按被檢項(xiàng)目的要求與8508A數(shù)字多用表、電子負(fù)載、TDS3052示波器和調(diào)壓器進(jìn)行正確的連接，用直接測量法進(jìn)行檢測，從8508A數(shù)字多用表上直接讀出直流電壓、電流的數(shù)值，從TDS3052示波器上讀出紋波電壓的數(shù)值。負(fù)載調(diào)整率、電源電壓調(diào)整率由計(jì)算后得出。有關(guān)工作原理圖如下圖1、圖2。

2 主要技術(shù)特點(diǎn)

2.1 測量不確定度評定

本檢定裝置需對直流電壓、直流電流、紋波電壓三個(gè)參數(shù)分別進(jìn)行測量不確定度的評定。評定時(shí)應(yīng)考慮由重復(fù)性測量三個(gè)參數(shù)所引入的不確定度分量、由上級標(biāo)準(zhǔn)引入的不確定度、由標(biāo)準(zhǔn)器8508A數(shù)字多用表和TDS3052示波器引入的不確定度分量以及由8508A和TDS3052的分辨力引入的不確定度分量。當(dāng)重復(fù)性引入的不確定度分量大于分辨力引入的不確定度分量時(shí)，可以不考慮分辨力所引入的不確定度分量，反之則應(yīng)該用分辨力引入的不確定度分量代替重復(fù)性分量。

2.1.1 直流電壓測量不確定度評定

實(shí)驗(yàn)：

選取安捷倫公司的N6705B型號某電源，評定該檢定裝置測量不確定度范圍的上限，評定過程如下。

2.2 重復(fù)性考核

在JJF1033-2016《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》中，用"檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的重復(fù)性"代替了原規(guī)范的"計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性"，進(jìn)一步明確了檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的重復(fù)性試驗(yàn)方法要求，使用重復(fù)性測量條件下所得檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的分散性定量地表示。檢定結(jié)果的重復(fù)性用觀測值平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差[snx]表征，并且其應(yīng)小于計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的三分之二。以直流電壓參數(shù)為例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)：

取安捷倫公司的N6705B型號某電源的直流電壓10V點(diǎn)作為典型點(diǎn)，用該裝置在短時(shí)間內(nèi)用測量標(biāo)準(zhǔn)重復(fù)觀測10次，得到10個(gè)觀測值，測量結(jié)果如表1。

2.3 穩(wěn)定性考核

計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性是計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)保持其計(jì)量特性隨時(shí)間恒定的能力。依據(jù)JJF（軍工）5-2014《國防軍工計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具考核規(guī)范》國防軍工計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具考核規(guī)范主標(biāo)準(zhǔn)器和配套設(shè)備應(yīng)當(dāng)正常運(yùn)行半年以上，并考查計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具的重復(fù)性及穩(wěn)定性;應(yīng)對計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)能測量的每種參數(shù)進(jìn)行穩(wěn)定性考核。計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性用實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差[snx]定量表征，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性應(yīng)小于標(biāo)準(zhǔn)合成不確定度。按公式 [sm=i=1m[（Xn）i-Xm]2/（m-1）]計(jì)算。以直流電壓參數(shù)為例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)：

選取安捷倫公司的N6705B型號某電源的直流電壓10V點(diǎn)作為典型點(diǎn)，每隔1個(gè)月觀一次數(shù)，測量結(jié)果如表2。

2019.1.22[（Xn）1=10.0015]V

2019.2.22 [（Xn）2=10.0015]V

2019.3.22 [（Xn）3=10.0015]V

2019.4.22 [（Xn）4=10.0015]V

2019.5.22 [（Xn）5=10.0015]V

2019.6.21 [（Xn）6=10.0014]V

[Xm=10.0015]V

[sm=i=1m[（Xn）i-Xm]2/（m-1）? ][=7.0×10-5]V

已知標(biāo)準(zhǔn)合成不確定度[uc=9.3×10-5]V， [sm]<[uc]，則該裝置的穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)。

3 總結(jié)

本文設(shè)計(jì)了一種用于檢定15A以內(nèi)直流穩(wěn)壓電源的標(biāo)準(zhǔn)裝置，并對其測量不確定度、重復(fù)性、穩(wěn)定性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、考核，在相關(guān)工作中具有實(shí)際的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[2] JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》

[3] JJF（軍工）5—2014《國防軍工計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具考核規(guī)范》

[4] JJF1033-2016《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》

[5] JJF（軍工）3—2012《國防軍工計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具技術(shù)報(bào)告編寫要求》

【通聯(lián)編輯：唐一東】