直流電橋檢定規(guī)程
本檢定規(guī)程適用于新制造、使用中和修理后的電阻型直流電橋(以下簡(jiǎn)稱電橋)的檢定。其電阻測(cè)量上限小于106Ω,準(zhǔn)確度等級(jí)等于或低于0.005級(jí)。
本規(guī)程不適用于自動(dòng)電橋、半自動(dòng)電橋、電流比較儀電橋及其它特殊用途電橋的檢定。
一技術(shù)要求
1 外觀及標(biāo)志
1.1 電橋的銘牌或外殼上應(yīng)有:
產(chǎn)品名稱、型號(hào)、出廠編號(hào)、制造廠名稱或商標(biāo);
有效量程及總有效量程;
各有效量程的準(zhǔn)確度等級(jí);
試驗(yàn)電壓。
1.2 電橋上的端鈕應(yīng)有明顯的使用標(biāo)志。電橋上應(yīng)有封印的位置。
2 電橋的允許基本誤差應(yīng)符合以下計(jì)算公式:
式中: Elim-電橋的允許基本誤差(Ω);
RN-基準(zhǔn)值(Ω);
X-標(biāo)度盤示值(Ω);
k-制造廠規(guī)定的數(shù)值,但必須≥10;
a-準(zhǔn)確度等級(jí)。
用相對(duì)誤差來表示:
3 電橋的絕緣電阻應(yīng)同時(shí)滿足下列兩個(gè)要求:
3.1 在電橋總有效量程內(nèi),當(dāng)電橋平衡時(shí),電橋上的任意一個(gè)端鈕(除非制造廠規(guī)定該端鈕不允許接地外)與外殼(外殼必須接地,若電橋的外殼是絕緣材料,則電橋放在金屬板上,金屬板再接地)連接時(shí),引起檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的誤差不應(yīng)大于電橋允許基本誤差的1/10。
3.2 電橋線路對(duì)與線路無電氣連接的任意點(diǎn)之間的絕緣電阻≥100MΩ。
4 電橋線路絕緣電壓試驗(yàn)的要求
在規(guī)定的條件下,連接在一起的測(cè)量線路與測(cè)試用參考接地端之間,應(yīng)能耐受頻率為45~65Hz的實(shí)際正弦波交流電壓歷時(shí)1min的試驗(yàn)而無擊穿或放電現(xiàn)象。
注:線路絕緣電壓指電橋可以工作的*高對(duì)地電壓。
線路絕緣電壓試驗(yàn)中參考接地端應(yīng)包括所有與此線路無電氣連接的外露金屬部件。
若絕緣外殼上沒有金屬部件,則是將被檢電橋包起來的金屬箔(金屬箔與接線端之間應(yīng)留有20mm的間隙)。
5 裝有內(nèi)附指零儀的電橋,其指零儀應(yīng)滿足以下要求:
5.1 靈敏度的要求
在電橋規(guī)定的使用電壓及總有效量程內(nèi),電橋測(cè)量端上接上電阻測(cè)量上限或下限,當(dāng)電橋平衡時(shí),改變電橋測(cè)量盤(或被測(cè)電阻)的(a/10)%時(shí)(a為被檢電橋的準(zhǔn)確度等級(jí)),指零儀的偏轉(zhuǎn)應(yīng)不小于1分格(1分格不得小于1mm)。達(dá)不到上述要求時(shí),電橋必須具有外接指零儀的接線端鈕,但內(nèi)附指零儀靈敏度*低不應(yīng)低于1格/(a%×R)(R為被測(cè)量電阻或電橋讀數(shù))。
5.2 阻尼時(shí)間的要求
單電橋或雙電橋指零儀的阻尼時(shí)間不應(yīng)超過4s;單、雙兩用電橋的指零儀阻尼時(shí)間不應(yīng)超過6s。
5.3 結(jié)構(gòu)要求
指零儀應(yīng)有機(jī)械調(diào)零及鎖定裝置。
5.4 采用電子放大式指零儀還應(yīng)滿足以下要求:
5.4.1預(yù)熱時(shí)間
準(zhǔn)確度等級(jí)低于或等于0.2級(jí)的電橋、內(nèi)附指零儀預(yù)熱時(shí)間不應(yīng)超過5min;其余等級(jí)的電橋內(nèi)附指零儀預(yù)熱時(shí)間不應(yīng)超過15min。
5.4.2指針漂移
指零儀預(yù)熱后,15min內(nèi)指針漂移≤1格;4h內(nèi)指針漂移≤5格。
5.4.3指針抖動(dòng)
用肉眼不易看出。
5.4.4結(jié)構(gòu)要求
應(yīng)有電氣調(diào)零機(jī)構(gòu)。如在使用溫度范圍內(nèi),10min內(nèi)指針漂移小于1格,可以不裝電氣調(diào)零機(jī)構(gòu)。
二檢定條件
6 檢定電橋的環(huán)境條件
6.1 檢定電橋基本誤差時(shí)的溫度與相對(duì)顯度條件見。
6.2 電橋絕緣電阻測(cè)量及線路絕緣電壓試驗(yàn)的條件為:
溫度:15~35℃;
相對(duì)濕度:45~75%;
無露水、滲水、雨水、陽(yáng)光照射等情況。
7 檢定電橋時(shí),由標(biāo)準(zhǔn)器、檢定輔助設(shè)備及環(huán)境條件所引起的檢定總不確定度不應(yīng)超過被檢電橋允許基本誤差的1/3。
8 整體法檢定電橋時(shí),標(biāo)準(zhǔn)電阻箱的準(zhǔn)確度等級(jí)不應(yīng)低于的規(guī)定。
9 按元件檢定電橋時(shí),各橋臂電阻元件的允許誤差,測(cè)量誤差、選用標(biāo)準(zhǔn)電阻準(zhǔn)確度等級(jí)見
(二)量程變換器
注:(1)表中“標(biāo)準(zhǔn)電阻”指在按元件檢定的電橋采用替代法或置換法時(shí),所選用的標(biāo)準(zhǔn)電阻準(zhǔn)確度等級(jí);
(2)表中“化整位數(shù)”指各測(cè)量盤的**點(diǎn),其它各點(diǎn)的末位數(shù)與**點(diǎn)末位數(shù)對(duì)齊;
(3)表中“允許誤差”≥0.1%時(shí),可用0.02級(jí)電橋直接測(cè)量,所以表中“標(biāo)準(zhǔn)電阻”均未列;
(4)準(zhǔn)確度等級(jí)低于0.05級(jí)的電橋,一般采用整體法檢定所以表中均未列入;
(5)表中的“允許誤差”是電橋在按元件檢定時(shí)的誤差分配,不能作為判別被檢電橋是否合格的依據(jù)。若檢定結(jié)果中電阻元件的誤差均小于表中所列的“允許誤差”,則該電橋基本誤差合格;若檢定結(jié)果中有部分電阻元件的誤差已超過表中的“允許誤差”,則必須計(jì)算被檢電橋的*大綜合誤差,才能確定被檢電橋是否合格。
10 按元件檢定的電橋,采用替代法或置換法檢定時(shí),測(cè)量?jī)x器所引起的誤差不應(yīng)超過被檢電阻元件允許誤差的1/10。
11 檢定電橋時(shí),檢流計(jì)靈敏度閥引起的誤差不應(yīng)超過允許誤差的1/10。
12 檢定裝置中的殘余電勢(shì)、開關(guān)接觸電阻及其變差、連接導(dǎo)線電阻、絕緣電阻引起的泄漏及靜電等因素所引起的誤差,都不應(yīng)超過允許誤差的1/20。
13 半整體檢定電橋時(shí),量程變換器及測(cè)量盤的誤差分配均為電橋允許基本誤差的1/2。
14 在檢定電橋的整個(gè)過程中,流過標(biāo)準(zhǔn)器及被檢電橋的電流均不應(yīng)超過它們的允許值。如果對(duì)此沒有明確規(guī)定時(shí),則不應(yīng)超過相當(dāng)于0.05W功率的電流,但不得大于0.5A。
15 在保證檢定總不確定度的條件下,允許采用其它的誤差分配方法。
16 測(cè)量絕緣電阻儀器的要求為:
a.測(cè)量誤差:±30%;
b.直流電壓:500V±10%。
17 用于線路絕緣電壓試驗(yàn)的高壓試驗(yàn)臺(tái)的要求為:
a.有足夠的輸出功率。試驗(yàn)方法是先將高壓輸出端空載(即開路),并將電壓升至欲試驗(yàn)電壓的1/2,設(shè)其為u,隨后接上被試電橋,觀察此時(shí)電源電壓的跌落,若電壓跌落小于0.1u,則可認(rèn)為高壓試驗(yàn)臺(tái)有足夠的輸出功率;
b.絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)電壓的誤差:±25%;
c.絕緣擊穿時(shí),繼電器能自動(dòng)切斷高壓電源,其動(dòng)作電流為5mA,此電流為高壓側(cè)輸出電流;
d.電源頻率:45~65Hz;
e.輸出電壓調(diào)節(jié)細(xì)度小于100V。
三檢定項(xiàng)目
18 直流電橋的檢定項(xiàng)目
四檢定方法
19 檢定電橋的方法一般有整體檢定、半整體檢定及按元件檢定三種。
整體檢定是用標(biāo)準(zhǔn)電阻箱的電阻示值去比較被檢電橋的示值,從而確定電橋的基本誤差。
按元件檢定是測(cè)量被檢電橋每個(gè)電阻元件的阻值,通過一定的公式計(jì)算,確定被檢電橋的基本誤差。
半整體檢定是整體檢定量程變換器(或測(cè)量盤),按元件檢定測(cè)量盤(或量程變換器),然后通過一定的公式計(jì)算,確定被檢電橋的基本誤差。
20 檢定步驟如下:
20.1 外觀檢查
根據(jù)第1條的要求,檢查電橋銘牌或外殼上應(yīng)有的標(biāo)志,同時(shí)檢查電橋外殼、外露部件及插銷接觸狀況、有無封印位置等。
對(duì)于新生產(chǎn)的電橋都要求完好;對(duì)于使用中的及修理后的電橋,如發(fā)現(xiàn)某一項(xiàng)已嚴(yán)重影響電橋電氣性能時(shí),則應(yīng)修復(fù)后再進(jìn)行檢定。
20.2 線路檢查
用電阻表檢查電橋內(nèi)部電阻元件,不應(yīng)有斷路或短路的現(xiàn)象,電橋?qū)嶋H線路和銘牌線路(或使用說明書上的線路)應(yīng)相符。對(duì)于裝有內(nèi)附指零儀的電橋,還應(yīng)檢查調(diào)零機(jī)構(gòu)是否正常。
準(zhǔn)確按元件檢定的電橋,則必須找出電橋的節(jié)點(diǎn)(又稱頂點(diǎn)),確定檢定時(shí)的接線位置,如圖1。
單電橋是要對(duì)A、B、C、D節(jié)點(diǎn)之間的AB、BC、DA的電阻進(jìn)行檢定;雙電橋則是要對(duì)A、B、C、D、E、F節(jié)點(diǎn)之間的AC、BD、AF、BE的電阻進(jìn)行檢定。
外觀及線路檢查后,將被檢電橋放在第6.2款規(guī)定的條件下穩(wěn)定至少24h。
20.3 電橋絕緣電阻的測(cè)量
圖1單、雙電橋節(jié)點(diǎn)位置
20.3.1絕緣電阻對(duì)整體誤差影響的試驗(yàn)
將被檢電橋外殼接地(如果被檢電橋的外殼是絕緣材料制成。而且無接地端鈕,則將電橋放在金屬板上,金屬板再接地)。在被檢電橋測(cè)量端鈕上,接上數(shù)值等于總有效量程中測(cè)量上限值的電阻,調(diào)節(jié)測(cè)量盤使電橋平衡,此時(shí)指零儀的靈敏度不應(yīng)低于1格/(a/10)%Rx)。隨后另取一根接地線分別接到被檢電橋各接線端鈕(制造廠規(guī)定不允許接地的端鈕除外)。觀察指零儀的偏轉(zhuǎn)所引起的誤差,若不大于被檢電橋允許基本誤差的1/10,則認(rèn)為該電橋的絕緣電阻對(duì)整體誤差影響試驗(yàn)合格,見圖2。
20.3.2電橋線路對(duì)與線路無電氣連接各點(diǎn)之間絕緣電阻的測(cè)量。
測(cè)量的方法:將絕緣電阻測(cè)量?jī)x的兩測(cè)試端,分別接到電橋線路和與線路無電氣連接的各金屬點(diǎn),測(cè)量其絕緣電阻,絕緣測(cè)量?jī)x上的讀數(shù)應(yīng)在電壓施加后1~2min之間進(jìn)行。
圖2 電橋絕緣電阻對(duì)整體誤差影響試驗(yàn)
20.4 線路絕緣電壓試驗(yàn)
將被檢電橋所有接線端鈕用裸銅線連接在一起,高壓試驗(yàn)臺(tái)的兩試驗(yàn)端分別接到電橋線路與測(cè)試用的參考接地端,逐漸升起電壓,當(dāng)升至規(guī)定的試驗(yàn)電壓后,保持1min。如我擊穿或放電現(xiàn)象,則認(rèn)為線路絕緣電壓試驗(yàn)合格。
上述項(xiàng)目試驗(yàn)時(shí),應(yīng)特別注意**,嚴(yán)格按照有關(guān)高壓試驗(yàn)臺(tái)操作規(guī)范。
絕緣電阻測(cè)量及線路絕緣電壓試驗(yàn)后,將被檢電橋放在檢定溫度及相對(duì)濕度條件下,穩(wěn)定不少于2h,再進(jìn)行以下的檢定。
20.5 電橋內(nèi)附指零儀靈敏度試驗(yàn)
電橋內(nèi)附指零儀靈敏度的試驗(yàn),應(yīng)在被檢電橋總有效量程的測(cè)量電阻的上、下限上進(jìn)行。電橋的供電電壓應(yīng)根據(jù)制造廠的有關(guān)規(guī)定。測(cè)量端分別接上電阻值為該電橋總有效量程上、下限的電阻,調(diào)節(jié)測(cè)量盤使電橋平衡,然后將被測(cè)電阻(或測(cè)量盤電阻)改變RX×a%,觀察指零儀,其偏轉(zhuǎn)不應(yīng)低于5.1款的要求。
20.6 電橋內(nèi)附指零儀阻尼時(shí)間的試驗(yàn)
內(nèi)附指零儀阻尼時(shí)間的試驗(yàn),也應(yīng)在被檢電橋總有效量程的電阻測(cè)量上、下限上進(jìn)行。調(diào)節(jié)測(cè)量盤,使指零儀的指針偏轉(zhuǎn)至滿度,隨后切斷電橋供電電源,用秒表測(cè)量指針從滿度回到離開零位線≤1min時(shí)的時(shí)間。
20.7 電橋內(nèi)附指零儀零位漂移及指針抖動(dòng)的試驗(yàn)
對(duì)具有內(nèi)附電子放大式指零儀的電橋,還應(yīng)試驗(yàn)指零儀的漂移及抖動(dòng)。其方法是接通指零儀的供電電源,按制造廠規(guī)定的時(shí)間預(yù)熱后,將指零儀的指針調(diào)至零位,過10min后,指針的偏轉(zhuǎn)不應(yīng)大于1mm,同時(shí)指針不應(yīng)有肉眼能看得出的抖動(dòng)(一般為≤0.3mm)。
20.8 整體檢定
20.8.1全檢量程的確定及檢定
首先確定被檢電橋的全檢量程。所謂全檢量程即在該量程下,對(duì)所有測(cè)量盤的示值均需一一檢定者。確定全檢量程的原則是:
a.應(yīng)保證被檢電橋**個(gè)測(cè)量盤加入工作,其示值由1至10時(shí)的各個(gè)電阻測(cè)量值均應(yīng)在該電橋的總有效量程以內(nèi)。
b.整體檢定電橋時(shí),選用的標(biāo)準(zhǔn)電阻箱應(yīng)保證具有足夠的準(zhǔn)確度和讀數(shù)位數(shù);
c.根據(jù)用戶的要求,先將標(biāo)準(zhǔn)電阻箱各十進(jìn)盤及被檢電橋各測(cè)量盤,從頭至尾來回轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)次,使其接觸良好,再將標(biāo)準(zhǔn)電阻箱接于被檢電橋的測(cè)量端(見圖3)。調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電阻箱十進(jìn)盤使電橋平衡,這樣用標(biāo)準(zhǔn)電阻箱的示值與被檢電橋測(cè)量盤全部示值進(jìn)行比較(對(duì)具有滑線盤的電橋僅比較有數(shù)字標(biāo)記的刻度點(diǎn))。
20.8.2其它量程的檢定
其它量程的檢定則只限于通過檢定求出該量程與全檢量程的量程系數(shù)比,方法是在被檢電橋的**個(gè)測(cè)量盤內(nèi)選取三個(gè)示值(其中一個(gè)示值必須是基準(zhǔn)值,其余二個(gè)示值應(yīng)在基準(zhǔn)值附近),同樣用標(biāo)準(zhǔn)電阻箱的示值去比較,求出該示值的實(shí)際值,用下式計(jì)算量程系數(shù)比M。
式中:M-被檢電橋某一量程對(duì)全檢量程的量程系數(shù)比;
n1、n2、n3-被檢電橋**個(gè)測(cè)量盤在全檢量程時(shí)所檢得的實(shí)際值;
n1、n2、n3-被檢電橋**個(gè)測(cè)量盤在欲求量程系數(shù)比的量程下,所檢得的實(shí)際值。
圖3整體檢定單、雙電橋線路圖
上述三個(gè)比值互相之差以相對(duì)誤差表示時(shí),不應(yīng)超過(1/3)a%。若超過,則必須找出原因后重檢,或?qū)υ摿砍踢M(jìn)行全檢。
若標(biāo)準(zhǔn)電阻箱的準(zhǔn)確度等級(jí)比被檢電橋高10倍,則允許只檢定基準(zhǔn)值一個(gè)點(diǎn),并據(jù)此求出其量程系數(shù)比。
對(duì)于0.05級(jí)及以下的不給出數(shù)據(jù)的電橋,在對(duì)其它量程檢定時(shí),只要檢定**個(gè)測(cè)量盤在全檢量程檢定結(jié)果中具有*大正、負(fù)相對(duì)誤差兩個(gè)點(diǎn),看其是否超差,而不必求出其量程系數(shù)比。
20.8.3整體檢定電橋時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題
a.要注意連接導(dǎo)線電阻、開關(guān)接觸電阻及標(biāo)準(zhǔn)電阻箱的殘余電阻對(duì)檢定結(jié)果帶來的影響。
b.在整體檢定雙電橋時(shí),跨線電阻不應(yīng)超過制造廠的規(guī)定。發(fā)制造廠沒有明確規(guī)定時(shí),跨線電阻應(yīng)不大于標(biāo)準(zhǔn)電阻(即圖1中的Rs電阻)與被測(cè)電阻和的1/5,但不得大于0.01Ω。
c.如果標(biāo)準(zhǔn)電阻箱有足夠的調(diào)節(jié)細(xì)度,建議采用完全平衡法:如果標(biāo)準(zhǔn)電阻箱調(diào)節(jié)細(xì)度不夠,建議采用不完全平衡法,它是通過求所在示值下指零儀的電阻常數(shù),再根據(jù)指零儀的不平衡偏轉(zhuǎn)格數(shù),計(jì)算出不平衡偏轉(zhuǎn)格數(shù)所相應(yīng)的電阻值。
d.在檢定雙電橋時(shí)??如果標(biāo)準(zhǔn)電阻箱的調(diào)節(jié)細(xì)度不夠,允許調(diào)節(jié)被檢電橋*后一、二個(gè)測(cè)量盤,使電橋平衡,此時(shí)電橋測(cè)得讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)電阻箱示值之差就是被檢電橋示值的誤差。
20.9 按元件檢定
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)裝置的設(shè)備條件,參照附錄2-4中介紹的測(cè)量電阻元件的方法,求出被檢電橋單個(gè)元件的電阻值。
20.9.1測(cè)量盤電阻元件及測(cè)量盤殘余電阻的測(cè)量
測(cè)量盤電阻元件可以單個(gè)測(cè)量,也可以累計(jì)測(cè)量,選擇的原則是:
a.根據(jù)表4規(guī)定的各測(cè)量盤電阻測(cè)量誤差的要求,選用相應(yīng)準(zhǔn)確度等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)電阻測(cè)量?jī)x器,直接測(cè)量其累計(jì)電阻值。如電阻元件允許誤差≥0.1%,可用0.02級(jí)電橋直接測(cè)量其電阻值。
b.若被檢電橋測(cè)量盤結(jié)構(gòu)上允許按單個(gè)電阻元件測(cè)量(例如QJ5電橋),則可利用同標(biāo)稱值的標(biāo)準(zhǔn)電阻,通過直流電橋或電位差計(jì)采用替代法進(jìn)行測(cè)量。
c.如果由于缺少相應(yīng)準(zhǔn)確度等級(jí)的電阻測(cè)量?jī)x器以致無法直接累計(jì)測(cè)量,且被檢電橋結(jié)構(gòu)上又不允許按單個(gè)電阻元件進(jìn)行測(cè)量時(shí)(如QJ19型),則可采用同標(biāo)稱值標(biāo)準(zhǔn)電阻,通過單、雙兩用電橋置換法進(jìn)行測(cè)量(當(dāng)然也可以用比較電橋或直讀電橋進(jìn)行測(cè)量)。
d.測(cè)量盤殘余電阻可用0.1級(jí)雙電橋直接進(jìn)行測(cè)量,重復(fù)測(cè)量三次,每次測(cè)量前將各測(cè)量盤來回轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)次,取三次測(cè)量結(jié)果的平均值作為測(cè)量盤的殘余電阻值。
20.9.2量程變換器電阻的測(cè)量
根據(jù)表4規(guī)定的測(cè)定誤差,當(dāng)有相應(yīng)等級(jí)的電阻測(cè)量?jī)x器時(shí),可以直接進(jìn)行測(cè)量;或采用同標(biāo)稱值標(biāo)準(zhǔn)電阻通過單、雙兩用電橋替代法進(jìn)行測(cè)量。
20.10 半整體檢定
半整體檢定按下述順序進(jìn)行
a.按元件測(cè)量測(cè)量盤電阻值;
b.整體測(cè)量量程變換器比值。
測(cè)量盤電阻的測(cè)量可參照按元件檢定的方法,量程變換器比值的測(cè)量可用萬能比例臂電橋,在缺少萬能比例臂電橋時(shí),可用兩只標(biāo)準(zhǔn)電阻箱組成標(biāo)準(zhǔn)比例,如圖4所示。
量程變換器整體檢定
20.11 整體核對(duì)
按元件檢定及半整體檢定的電橋,它與實(shí)際使用情況不盡相符,因此檢定后必須進(jìn)行整體核對(duì),核對(duì)的方法可見附錄5。
21 在保證檢定總不確定度條件下,允許用本規(guī)程以外的方法進(jìn)行檢定,如有爭(zhēng)議時(shí),以本規(guī)程推薦的方法為準(zhǔn)。
五檢定結(jié)果的處理和檢定周期
22 計(jì)算測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù),求出被檢電橋示值的修正值或?qū)嶋H值,必要時(shí)還應(yīng)引入標(biāo)準(zhǔn)量具或測(cè)量?jī)x器的修正值。
如果測(cè)量盤是按元件檢定的。則必須計(jì)算每個(gè)測(cè)量盤電阻的累計(jì)值(或累計(jì)修正值)。除*后一個(gè)測(cè)量盤外,上述累計(jì)值都不應(yīng)包括殘余電阻,殘余電阻加在*后一個(gè)測(cè)量盤的每一個(gè)示值上。
23 檢定數(shù)據(jù)化整時(shí)應(yīng)采用四舍五入及偶數(shù)法則,一般化整到允許誤差的1/10。按元件檢定數(shù)據(jù)化整見表4;整體及半整體檢定數(shù)據(jù)化整見表6。在判斷電橋合格或不合格時(shí),一律以化整后的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。
表6
注:(1)上述數(shù)據(jù)化整是對(duì)每個(gè)測(cè)量盤的**點(diǎn),其它各點(diǎn)的末位數(shù)與**點(diǎn)末位數(shù)對(duì)齊;
(2)0.005級(jí)電橋一般不采用整體檢定,所以表中未列。
24 整體檢定電橋時(shí),*大綜合誤差按下式進(jìn)行計(jì)算:
式中: ξ+Rxmax、ξ-Rxmax-被檢電橋*大正、負(fù)相對(duì)誤差;
ξ+Mmax、-ξ-Mmax-被檢電橋量程系數(shù)比中*大正、負(fù)相對(duì)誤差;
ξ+Rmax、+ξ-Rmax-被檢電橋全檢量程內(nèi)**、二個(gè)測(cè)量盤中*大綜合正、負(fù)相對(duì)誤差。
在挑選被檢電橋量程系數(shù)比中*大正、負(fù)相對(duì)誤差時(shí),若無正號(hào)相對(duì)誤差,則挑選*小的負(fù)號(hào)相對(duì)誤差;若無負(fù)號(hào)相對(duì)誤差,則挑選*小的正號(hào)相對(duì)誤差。
**、二個(gè)測(cè)量盤*大綜合誤差計(jì)算見25.1.1項(xiàng)。第三個(gè)及以后的測(cè)量盤的*大相對(duì)誤差不應(yīng)超過表4的規(guī)定。
ξ+Rxmax、ξ-Rxmax相對(duì)誤差以(1/10)a%化整,都不應(yīng)超過電橋總有效量程內(nèi)的允許基本誤差。
25 按元件檢定的電橋*大綜合誤差計(jì)算
25.1 按元件檢定的單電橋*大綜合誤差計(jì)算(見圖5)
電阻測(cè)量的計(jì)算公式為:
25.1.1 求出測(cè)量盤R的*大正、負(fù)相對(duì)誤差
測(cè)量盤一般由多個(gè)十進(jìn)盤組成,起主要作用的是**、二個(gè)測(cè)量盤,為了簡(jiǎn)化計(jì)算,測(cè)量盤的*大綜合誤差僅從**、二個(gè)測(cè)量盤中求得,第三個(gè)以后的測(cè)量盤不應(yīng)超過表4的規(guī)定。
**、**個(gè)測(cè)量盤的*大綜合誤差按下列方法計(jì)算:
a.當(dāng)每一個(gè)測(cè)量盤的*大相對(duì)誤差大于或等于**個(gè)測(cè)量盤的*大相對(duì)誤差時(shí),**、**個(gè)測(cè)量盤的*大綜合相對(duì)誤差則為**個(gè)測(cè)量盤的*大相對(duì)誤差,即:
正號(hào)相對(duì)誤差
負(fù)號(hào)相對(duì)誤差
測(cè)量盤的*大綜合誤差為ξ+Rmax=ξ+RⅠmax
式中: ξ+Rmax、ξ-RⅠmax-**個(gè)測(cè)量盤的*大正、負(fù)相對(duì)誤差;
ξ+RⅡmax、-ξ-RⅡmax-**個(gè)測(cè)量盤的*大正、負(fù)相對(duì)誤差。
b.當(dāng)**個(gè)測(cè)量盤的*大相對(duì)誤差大于**個(gè)測(cè)量盤的*大相對(duì)誤差時(shí),即:
正號(hào)相對(duì)誤差
負(fù)號(hào)相對(duì)誤差
則可近似按下式求出**、**兩個(gè)測(cè)量盤的*大綜合正、負(fù)相對(duì)誤差
式中:〔R1〕-**個(gè)測(cè)量盤中*大相對(duì)誤差點(diǎn)所在的電阻標(biāo)稱值;
〔RⅡ〕-**個(gè)測(cè)量盤中*大**誤差點(diǎn)所在的電阻標(biāo)稱值;
θ+RⅡmax、θ-rⅡmax-在**個(gè)測(cè)量盤中*大正、負(fù)**誤差。
在計(jì)算*大正、負(fù)相對(duì)誤差時(shí),應(yīng)注意:當(dāng)?shù)冖駛€(gè)測(cè)量盤中沒有正號(hào)(或負(fù)號(hào))相對(duì)誤差時(shí),則取該盤中*小的負(fù)號(hào)(或正號(hào))相對(duì)誤差。
25.1.2 求出量程變換器R1及R2中*大正、負(fù)相對(duì)誤差,即:
25.1.3 按下述公式進(jìn)行計(jì)算,求出被檢電橋的*大綜合正、負(fù)相對(duì)誤差。
*大綜合正號(hào)相對(duì)誤差
*大綜合負(fù)號(hào)相對(duì)誤差
25.2 按元件檢定雙電橋*大綜合誤差計(jì)算
被測(cè)電阻的計(jì)算公式為:
雙電橋*大綜合誤差計(jì)算步驟如下:
25.2.1 求出內(nèi)附標(biāo)準(zhǔn)電阻RS中的*大正、負(fù)相對(duì)誤差,即
若被檢電橋內(nèi)無此標(biāo)準(zhǔn)電阻,則RS的相對(duì)誤差取為零。
25.2.2 求出測(cè)量盤外臂*大正、負(fù)相對(duì)誤差(方法同單電橋多個(gè)十進(jìn)盤*大相對(duì)誤差計(jì)算)。即:
由于雙電橋的內(nèi)、外臂是同步的,根據(jù)測(cè)量盤的外臂*大正、負(fù)相對(duì)誤差所在點(diǎn),找出相對(duì)應(yīng)的測(cè)量盤內(nèi)臂的相對(duì)誤差。注意該誤差不一定是內(nèi)臂的*大相對(duì)誤差,誤差符號(hào)可能是正,也可能是負(fù)。
右上角(+)或(-)是指根據(jù)ξ+R1max及ξR1max對(duì)應(yīng)找出的R′1的誤差,因此加上括號(hào)。
25.2.3 在量程變換器的外臂中求出*大的正、負(fù)相對(duì)誤差,即:
由于雙橋電橋的內(nèi)、外臂是同步的,根據(jù)量程變換器外臂*大正、負(fù)相對(duì)誤差,求出相對(duì)應(yīng)的量程變換器內(nèi)臂的相對(duì)誤差,即:
25.2.4 按下式計(jì)算,求出雙電橋的*大正、負(fù)相對(duì)誤差:
式中K-系數(shù),按制造廠規(guī)定。若沒有規(guī)定時(shí),K取0.2。
計(jì)算出的ξ+Rxmax及ξ-Rxmax按四舍五入及偶數(shù)法則化整至(1/10)a%。判斷其是否超過被檢電橋允許基本誤差。
26 半整體檢定的電橋,*大綜合誤差計(jì)算參照上述方法進(jìn)行。
27 由于按元件檢定的電橋,*大綜合誤差計(jì)算比較麻煩。因此在綜合誤差計(jì)算之前先檢查檢定數(shù)據(jù),若檢定結(jié)果中的電阻元件誤差均小于表4的規(guī)定,該電橋基本誤差肯定合格,不必再計(jì)算*大綜合誤差。
28 檢定證書或檢定結(jié)果通知書上是否給出數(shù)據(jù)規(guī)定如下:
0.005級(jí);0.01級(jí);0.02級(jí)給出數(shù)據(jù)
從0.05級(jí)和以下一般不給出數(shù)據(jù)
29 根據(jù)18條規(guī)定的檢定項(xiàng)目均合格的出具檢定證書;其中有一項(xiàng)不合格的出具檢定結(jié)果通知書,并在檢定結(jié)果通知書上注明不合格的情況。
29.1 初次送檢(包括缺少上一年檢定證書的、超周期送檢的和剛修理過的)電橋檢定結(jié)果合格的,出具檢定證書,但不予定級(jí),并在檢定證書上注明:“基本誤差合格,年穩(wěn)定度未經(jīng)考察暫不定級(jí)”。
29.2 經(jīng)連續(xù)二年檢定且檢定結(jié)果均合格的,按下列四種情況處理:
29.2.1 不給出數(shù)據(jù)的電橋,出具檢定證書并定級(jí)。
29.2.2 出具數(shù)據(jù)的電橋,其年穩(wěn)定度小于或等于允許基本誤差的1/2者,出具檢定證書并定級(jí)。
29.2.3 出具數(shù)據(jù)的電橋,其年穩(wěn)定度大于允許基本誤差的1/2,但小于允許基本誤差時(shí),出具檢定證書并定級(jí),但檢定周期縮短為半年。
29.2.4 出具數(shù)據(jù)的電橋,其年穩(wěn)定度大于允許基本誤差時(shí),出具檢定證書,但不予定級(jí),并在檢定證書上注明,“年穩(wěn)定度大于允許基本誤差,不予定級(jí)”。
30 考核電橋年穩(wěn)定度時(shí),采用整體或半整體檢定的電橋,測(cè)量盤與量程系數(shù)比分別考核;采用按元件檢定的電橋以元件電阻來考核,而不是以*大綜合誤差來考核。
31 使用中的電橋檢定結(jié)果不合格者,根據(jù)用戶申請(qǐng),允許降**使用,但在降到下**時(shí),必須全部符合該級(jí)的各項(xiàng)技術(shù)要求,同時(shí)仍可出具檢定證書,并在檢定證書上注明該電橋已降到的等級(jí)。
32 本規(guī)程頒布之前生產(chǎn)的、從國(guó)外早已進(jìn)口的電橋(不包括進(jìn)口驗(yàn)收),根據(jù)電橋外觀特征及檢定結(jié)果,按本規(guī)程技術(shù)要求進(jìn)行定級(jí),但不得高于原有的等級(jí)。
外觀特征可定的等級(jí)(級(jí))
有效讀數(shù)位數(shù)或測(cè)量盤
六位 0.005;0.01;0.02
五位 0.02;0.05
四位以下 0.1以下
33 在檢定證書或檢定結(jié)果通知書上,應(yīng)有檢定時(shí)的溫度、相對(duì)濕度、檢定周期。出具數(shù)據(jù)的電橋還應(yīng)給出檢定總不確定度。
六檢定周期
34 直流電橋的檢定周期一般為一年。
附錄1直流電橋工作原理
1 單電橋
單電橋的原理線路如圖1所示,通過調(diào)節(jié)測(cè)量盤R,使指零儀指零,B、D兩點(diǎn)電位相等,電橋達(dá)到平衡,則R1、RX上的電壓分別等于R2、R上的電壓
兩式相除
圖1單電橋原理圖
從(3)式可知,已知R1、R2和R就可求得未知電阻RX。
對(duì)(3)式作對(duì)數(shù)并進(jìn)行微分運(yùn)算,可求得以下公式:
式中ξRX、ξR1、ξR、ξR-分別為RX、R1、R、R2的相對(duì)誤差。
顯然被測(cè)電阻的相對(duì)誤差取決于R1、R2、R的相對(duì)誤差,并且與線路中的熱電勢(shì)、絕緣電阻、指零儀靈敏度等因素有關(guān)。其中有些電橋的指零儀、電源是內(nèi)附的,有的是外配的。
中A、B、C、D四點(diǎn)稱為橋頂(有時(shí)亦稱節(jié)點(diǎn)),R1、R2稱為量程變換器,R稱為測(cè)量盤。
由于單電橋中引線電阻是直接和被測(cè)電阻相串聯(lián)的,所以當(dāng)被測(cè)電阻較小時(shí),會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。如果將被測(cè)電阻做成四端鈕結(jié)構(gòu),如圖2所示的雙電橋線路,則被測(cè)電阻的電流引線、電位引線分別接入電流回路和較高的電阻值橋臂中去,從而減小引線電阻對(duì)被測(cè)電阻的影響。如調(diào)節(jié)測(cè)量盤R1(R1),使電橋達(dá)到平衡,則將三角形DEF化成等值星形DEF,根據(jù)單電橋原理可得:
雙電橋原理線路圖
代入并簡(jiǎn)化:
由(4)可知,為了使公式簡(jiǎn)化并減少測(cè)量誤差,在結(jié)構(gòu)上組成R1=R1,R2=R′2,并盡量減小跨線電阻Rp,略去**項(xiàng)得
由(5)可知,若已知Rs,R1,R2,即可求得RX。對(duì)(4)式作微分運(yùn)算,并取相對(duì)值可得:
顯然與單電橋一樣,被測(cè)電阻的誤差取決于各電阻元件的誤差、線路熱電勢(shì)、絕緣電阻等因素。
圖2中R1,R2為外臂,R1,R2為內(nèi)臂。
用電位差計(jì)法測(cè)量電阻可按圖1所示的線路連接,圖中以P1表示電流回路換向開關(guān);P2表示測(cè)量電壓轉(zhuǎn)換開關(guān);RX表示被測(cè)電阻。該方法是用電位差計(jì)測(cè)量被測(cè)電阻(RX)和標(biāo)準(zhǔn)電阻(RS)上的電壓降ux和us,并計(jì)算其值。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻值與電壓降之比皆為已知,則被測(cè)電阻值可按下式進(jìn)行計(jì)算:
此法的特點(diǎn)是:連接被測(cè)電阻與電位差計(jì)之間的導(dǎo)線電阻和接觸電阻不會(huì)引起測(cè)量誤差,測(cè)量電阻的范圍寬,測(cè)量電阻的準(zhǔn)確度也比較高。如用低電勢(shì)電位差計(jì)來進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量裝置的指零儀靈敏度也較高。
為了獲得較高的電阻測(cè)量準(zhǔn)確度,還應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
a.用曜閏差計(jì)測(cè)量電阻時(shí),由標(biāo)準(zhǔn)器引入的系統(tǒng)誤差為:
式中: ξRX、ξRS-RX、RS的相對(duì)誤差;
ξUX、ξUs-電位差計(jì)測(cè)量ux、us的相對(duì)誤差。
如果比較同標(biāo)稱值電阻,通過的工作電流保持恒定,使ux、us的前三位數(shù)字不變,則可達(dá)到較高的測(cè)量準(zhǔn)確度,因?yàn)榇藭r(shí)ξux≈ξus,那么ξRx≈ξRs,即電位差計(jì)的測(cè)量誤差幾乎不影響測(cè)量結(jié)果。
如果被檢電橋的單個(gè)電阻標(biāo)稱值為1、2、3…示值,或測(cè)量盤無電位插孔(觸頭),則測(cè)量時(shí)可利用過渡電阻箱作為標(biāo)準(zhǔn)(Rs)進(jìn)行元件檢定,過渡電阻箱電位端鈕間能得到與被測(cè)電阻相同的標(biāo)稱值,其余與上述相同。如果沒有過渡電阻箱,仍用標(biāo)準(zhǔn)電阻作標(biāo)準(zhǔn),則要求Ux的示值也為1、2、3倍于us,由于ξux≠ξus,則電位差計(jì)的示值誤差就要引入,若用方和根法合成,得ξRx=±√ξR1+ξux+ξuR,ξRx應(yīng)要求不超過被測(cè)電阻允許測(cè)量誤差。
b.E1、E2兩個(gè)回路電流要保持足夠的相對(duì)穩(wěn)定。
c.為減小測(cè)量回路熱電勢(shì)的影響,在電壓回路內(nèi)應(yīng)選擇熱電勢(shì)較小的開關(guān),并用同軸單股銅導(dǎo)線架空連接以及避免多余的接頭和動(dòng)觸點(diǎn)。
當(dāng)Rx和Rs為同標(biāo)稱值時(shí),用電位差計(jì)測(cè)量電阻,可以采用完全平衡法或不完全平衡法。上面(1)式是完全平衡法公式,下面的(3)式是不完全平衡法公式
式中: -電阻常數(shù);
ax、as-開關(guān)P2分別轉(zhuǎn)向Rx、Rs時(shí)指零儀上讀出的偏轉(zhuǎn)格數(shù);
a1、a2-求電阻常數(shù)時(shí),分別在電位差計(jì)上示值為u1、u2時(shí)指零儀上讀得的偏轉(zhuǎn)格數(shù);
u1、u2-電位差計(jì)示值。
另外說明一下,用電位差計(jì)法測(cè)量電阻時(shí),電位差計(jì)工作電流標(biāo)準(zhǔn)化要求不高。
1 用單電橋測(cè)量電阻元件時(shí)可按圖1的線路連接。圖中Mx表示被檢電橋,ms表示標(biāo)準(zhǔn)電橋。
對(duì)于不能按單個(gè)電阻元件測(cè)量的電橋,可用轉(zhuǎn)換法測(cè)量電阻,見附錄4。
2 用雙電橋測(cè)量電阻元件,可按圖2線路連接。
電阻Rp的測(cè)量方法如下,將橋臂R1切斷,則雙電橋轉(zhuǎn)化成為一個(gè)單電橋,Rp和Rx共處于一個(gè)橋臂,重新平衡電橋R1得R(1),則Rp為
式中Rs-已知固定標(biāo)準(zhǔn)電阻。
在對(duì)電橋測(cè)量盤按元件檢定,而被測(cè)量盤的結(jié)構(gòu)不上允許按單個(gè)元件測(cè)量(無法獲得每個(gè)電阻元件電位觸頭)的情況下,可用與被測(cè)電阻同標(biāo)稱值的標(biāo)準(zhǔn)電阻以及兩用電橋置換法進(jìn)行檢定。當(dāng)然也可用比較電橋、直讀電橋等其它方法進(jìn)行檢定。
下面的公式推導(dǎo)將會(huì)看出,采用置換法進(jìn)行檢定實(shí)質(zhì)上就是被測(cè)電阻元件通過電橋與標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行比較,它的測(cè)量準(zhǔn)確度主要取決于標(biāo)準(zhǔn)電阻。而且在測(cè)量結(jié)果中不包括連接導(dǎo)線電阻與被測(cè)量盤的殘余電阻。
當(dāng)被檢電橋測(cè)量盤單個(gè)電阻大于100Ω時(shí),可用單電橋進(jìn)行測(cè)量,如圖1。
圖中: Rs-標(biāo)準(zhǔn)電阻,其兩根電位差導(dǎo)線電阻應(yīng)盡量相等;
Mx-被檢電橋測(cè)量盤,圖中僅畫出一個(gè);
r-連接導(dǎo)線電阻;
K-開關(guān),接觸電阻要小;
Rs-標(biāo)稱值與Rs相同的輔助電阻。
此外,R0為被檢電橋測(cè)量盤的殘余電阻(圖中未畫出)。
檢定步驟
1 開關(guān)K倒向1,被檢測(cè)量盤示值置零;
2 用電橋測(cè)量得Rx0(1)
3 開關(guān)K倒向2,被檢電橋測(cè)量盤示值置1;
4 再次平衡電橋,測(cè)得Rx1
(1)-(2)移項(xiàng)得:
令ΔR=Rx1-Rx2
則
式中R(1)-被檢測(cè)量盤的**只電阻實(shí)際值。
根據(jù)同樣的方法可檢得被檢測(cè)量盤**至第十只電阻實(shí)際值,然后將R(1)、R(2)…R(0)相加,即為被檢測(cè)量盤各輸出點(diǎn)電阻累計(jì)實(shí)際值。
對(duì)于電阻值≤100Ω的測(cè)量盤,可用雙電橋置換法進(jìn)行,其測(cè)量原理和步驟與單電橋相同。
Mx-被檢測(cè)量盤;
Rs-標(biāo)準(zhǔn)電阻;
M′x-輔助電阻箱。
附錄5半整體檢定及按元件檢定電橋的整體核對(duì)方法
由于半整體檢定及按元件檢定的電橋與實(shí)際使用情況不相符合,這時(shí)必須對(duì)電橋進(jìn)行整體核對(duì),整體核對(duì)的方法如下。
在被檢電橋總有效量程的電阻測(cè)量上、下限,選用比被檢電橋高二個(gè)以上準(zhǔn)確度等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)電阻,接入被檢電橋測(cè)量端進(jìn)行測(cè)量,測(cè)得的數(shù)據(jù)引入電橋的相應(yīng)修正值,然后將引入修正值后的測(cè)量數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)電阻實(shí)際值相比較,它們之間的相對(duì)差值不應(yīng)超過(a/2)%。
式中: R′s-在被檢電橋上測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)電阻的數(shù)據(jù)(注意必須引入被檢電橋相應(yīng)各橋臂的修正值);
Rs-標(biāo)準(zhǔn)電阻實(shí)際值,一般為標(biāo)準(zhǔn)電阻證書值(注意測(cè)量時(shí)溫度影響的修正)。
若上式>(a/2)%,則必須找出原因后重檢。
附錄6直流電橋有關(guān)名詞術(shù)語及定義
1 量程變換器
一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)或類似的裝置,靠它可將有效量程乘上一個(gè)被稱為“量程因素”或“量程倍率”的系數(shù),如0.1。
2 有效量程
對(duì)于一個(gè)給定的量程因數(shù),電橋能以規(guī)定準(zhǔn)確度進(jìn)行測(cè)量的*低與*高電阻值之間的阻值范圍。
3 總有效量程
使用所有量程因數(shù)都能以規(guī)定的準(zhǔn)確度進(jìn)行測(cè)量的總電阻值范圍。
4 標(biāo)度盤示值
電橋平衡后的測(cè)量盤置數(shù)。
5 測(cè)量盤
據(jù)以確定測(cè)量電阻阻值的讀數(shù)盤。
6 跨線電阻
對(duì)雙電橋(“國(guó)標(biāo)”稱四端式電橋)來說,作為標(biāo)準(zhǔn)電阻(RN)和被測(cè)電阻(Rx)之間,電流端連接導(dǎo)線電阻再加上(Rs)和(Rx)內(nèi)部的電流導(dǎo)線的電阻。
7 基準(zhǔn)值
為了規(guī)定電橋的準(zhǔn)確度,供電橋各有效量程參經(jīng)的一個(gè)單值。除非制造廠另有規(guī)定,一個(gè)給定的有效量程的基準(zhǔn)值即為該量程*大的、10的整數(shù)冪。
8 測(cè)量端
用來連接被測(cè)電阻的端鈕。
整體檢定電橋封里格式
檢定結(jié)果
注:1 上述檢定數(shù)據(jù)的總不確定度(2σ)為允許基本誤差的1/3。
2 下次送檢時(shí)必須帶此證書(或通知書)。
按元件檢定封里格式
檢定結(jié)果
注: 1 上述檢定數(shù)據(jù)的總不確定度(2σ)為允許基本誤差折1/3。
2 下次送檢時(shí)必須帶此證書(或通知書)。