1 办法和原理
在消费现场和实验室,电容走漏电流丈量仪(以下简称计量仪) 主要用于电容器,氖灯管等产品的绝缘,走漏电流等平安性能和有关技术指标的测试实验。由于针对的是不同型号规格的被试品,丈量仪的电流计量范围较宽,从几nA 到几百mA。比方TH2686 型电容走漏电流计量仪的技术指标如下:
测试电压: (0～200)V , (0～500)V
电流范围:1nA～199199mA
电流度: ±(2 %读数值+ 2 个字)
在实践校准过程中,可依据不同量程及漏电流示值大小选择不同的校准办法。关于较大的走漏电流,采用直接比拟法。首先可依据不同状况选择一至两件不同阻值的可调电阻器件(电阻箱) R 当负载电阻,以模仿电容器绝缘介质的损耗电阻,规范器运用度较高的规范数字多用表,一同构成一套走漏电流丈量仪校准安装。直接比拟法的准接线图如图1 ,将大小适宜的负载电阻R 与规范数字多用表的直流电流丈量端串联在一同,同时与被校丈量仪的电压输出端相联接。依据漏电流示值大小选择适宜的电流量程,校准时经过调理输出电压大小和负载电阻示值,即可对被校丈量仪的不同走漏电流示值直接停止丈量校准。这种办法操作简单快捷,校准度主要决议于规范数字多用表相应电流量程的丈量度。由于数字多用表电流度可选择比被校丈量仪度高许多,校准结果完整满足相关规范和规程的技术指标请求,这里不再细致描绘。
对nA 级走漏电流示值的校准,由于量程和分辨率的限制,多数数字多用表都不能直接丈量nA 级的走漏电流示值。在校准nA 级的微小走漏电流时,我们可选择在上述丈量线路中串联一只规范电阻器Rn ,其中Rn的大小可依据走漏电流大小来肯定,普通可选择在1kΩ～100kΩ之间;同时将数字多用表直流电压端并联接在规范电阻器Rn 的电压端钮上,校准接线图如图2 所示。
经过恰当调理仪器计量仪的输出电压V 和可调电阻R的大小,以间接的计量办法校准计量仪的nA 级微小走漏电流示值。设此时被校计量仪的走漏电流示值(或设定值) 为Ix ,其实践值为In = Vn/ Rn ,丈量误差可表示为Δ= Ix - In = Ix - Vn/ Rn 。例如,当丈量仪输出电压范围为1V～500V 时,经过调理可调电阻(高阻箱) R ,并选择适宜的规范电阻器Rn(标称值在1kΩ～100kΩ之间) ,使丈量仪的丈量范围在1nA～500μA 之间,这样就很好地处理了走漏电流丈量仪微小电流示值的丈量或校准问题。上述丈量或校准办法由于漏电流示值很小且范围较宽,校准过程当选择适宜的R 和Rn 值将是快速和停止漏电流示值校准的关键,而整个校准安装中所潜在的各种丈量误差的影响要素则是我们在校准过程需求重点思索的问题。
2 误差剖析
依据上述计量误差公式:Δ = Ix - In = Ix - Vn/ Rn ,关于某一特定的走漏电流示值Ix ,其丈量误差Δ主要决议于Vn 和Rn 的示值及它们的误差大小,跟可调电阻器R 无关,同时由于规范电阻器Rn 度很高(0101 级) ,相关于其他误差要素, Rn 自身度引入的误差能够疏忽。因而,上述走漏电流计量仪的计量误差主要决议于校准过程中Vn 的计量误差。下面我们将以实验室常用的FLUKE8845A 为例剖析数字多用表丈量Vn 时所引入误差的大小。由上述丈量线路图2 可知,丈量Vn 所引入误差主要有两项,即数字多用表输入阻抗的分流效应引入的丈量误差γR 和直流电压丈量度引入的计量误差γV 。311 数字多用表输入阻抗分流效应引入的计量误差γR数字多用表输入阻抗普通以电阻Ri 和电容Ci 并联表示,在直流或低频丈量时,电容影响可疏忽,此时数字多用表输入阻抗和规范电阻器Rn 的并联电阻为R = Ri3 Rn/ ( Ri + Rn) ,则由Ri 引入的丈量误差为γR = 100 % 3 ( Ix - In) / In = 100 % 3 ( V/ R - V/Rn) / ( V/ Rn) = 100 % 3 Rn/ Ri (1)数字多数字多用表输入阻抗Ri 大小固定,所以由上
式(1) 可知γR 的大小跟规范电阻器Rn 示值成正比, Rn越大,输入阻抗分流效应所引入的计量误差γR 也越大。关于8840A 数字多用表来说, Ri = 10MΩ ,由所选择Rn 示值的大小并依据上式很容易计算出Ri 所引入的计量误差γR 之值。假定Rn 分别选取Rn1 = 10 kΩ , Rn2 = 100 kΩ , Rn3 =1000kΩ ,由上式计算出Ri 引入的漏电流计量误差分别为:
γR1 = 100 % 3 10kΩ/ 10MΩ= 011 %;
γR2 = 100 % 3 100kΩ/ 10MΩ= 1 %;
γR3 = 100 % 3 1000kΩ/ 10MΩ= 10 %。
由上述可知,当Rn > 100kΩ 时,γR > 1 % ,由Ri 引入的计量误差曾经不能疏忽。如要减小γR ,应设法减小Rn 或增大Ri 。因而可选择具有高输入阻抗的数字多用表,或选取Rn ≤10kΩ的规范电阻。但Rn 减小却惹起另一误差项γV 的增大,因而实践校准过程中应依据被校走漏电流示值大小和所用数字多用表输入阻抗及计量度来选择适宜的Rn 值,使的计量误差降至小。312 数字多用表直流电压计量度引入的计量误差γV8840A 数字多用表直流电压100mV 量程的误差限为: ±(示值3010035 % + 满量程3 010005 %) ,假定走漏电流示值Ix = In = 10nA ,规范电阻Rn 大小同上,分别选取Rn1 = 10 kΩ , Rn2 = 100 kΩ , Rn3 = 1000 kΩ ,则直流电压丈量度引入的丈量误差γV 为:
γV = ±( In 3 Rn 3 010035 % + 100 3 010005 %) / ( In3 Rn) = ±(010035 % + 0105 %/ In 3 Rn) (2)将数据代入,得:γV1= ±(010035% + 0105%/ In 3 Rn1) = ±(010035 % +0105 %/ 10- 8 3 107) = ±015 %;γV2= ±(010035% + 0105%/ In 3 Rn2) = ±(010035 % +0105 %/ 10- 8 3 108) = ±0105 %;γV3= ±(010035% + 0105%/ In 3 Rn3) = ±(010035 % +0105 %/ 10- 8 3 109) = ±0101 %。从上式(2) 可知,γV 的大小除跟数字多用表直流电压丈量度有关外,也跟所测漏电流示值大小In 和所用规范电阻器电阻值Rn 大小有关, In 和Rn 越大, 所引入的丈量误差γV 越小。当走漏电流示值In ? 10nA ,规范电阻器Rn ? 10kΩ 时,数字多用表直流电压计量度引入的丈量误差γV? 015 % ,能够满足常规的走漏电流丈量仪示值校准的有关技术指标请求。由以上剖析可知,应用常规的数字多用表,并选择适宜的电阻器,就可完成对走漏电流丈量仪的nA 级微小走漏电流示值停止校准。
在对各品种型走漏电流计量仪的计量校准过程中,经常需求对μA 级和nA 级的微小走漏电流停止计量或校准。由于普通实验室不具有nA 级的计量规范和计量仪器,使实践校准工作无法正常停止。下面我们经过对一台电容走漏电流计量仪示值校准过程的剖析,引见一种应用常规的数字多用表电压丈量功用,对走漏电流计量仪的nA 级微小走漏电流示值停止仪器校准的烦琐办法。信息来源于http://www.yqxz88.com/
