示波器電流探頭校準規(guī)范

　　一、范圍

　　本規(guī)范適用于頻帶寬度不大于 200MHz 的示波器電流探頭的校準。對于頻帶寬度大于 200MHz 的示波器電流探頭，可參照本規(guī)范進行校準。

　　二、概述

　　示波器電流探頭作為示波器的重要附件之一，在探頭的測量端裝有一個電流感應(yīng)變換器，它解決了電流的時域測量問題，因而在科研試驗和工程測試上被廣泛使用。在電流探頭的量程規(guī)范內(nèi)，導(dǎo)線周圍的磁通場被轉(zhuǎn)換成線性電壓輸出，可以在示波器或其它測量儀器上顯示和分析線性電壓輸出。它能夠同時測量直流和交流電流，具有高精度、高帶寬、高分辨率的特性，響應(yīng)時間達到 ns 級別，可準確快速捕捉電流波形。

　　三、校準條件

　　(一)環(huán)境條件

　　溫度：(20±5)℃。

　　相對濕度：不大于 75%。

　　周圍無影響測量的電磁干擾和機械振動。

　　(二)測量標準及其他設(shè)備

　　標準電流源：輸出電流范圍應(yīng)覆蓋被校電流探頭的測量范圍，輸出電流準確度應(yīng)優(yōu)于被校電流探頭準確度的 1/3。例如，若被校電流探頭交直流測量準確度為 ±3%，則標準電流源的準確度應(yīng)優(yōu)于 ±1% 。且標準電流源的穩(wěn)定度和調(diào)節(jié)細度應(yīng)滿足校準要求。

　　數(shù)字多用表：用于測量電流探頭輸出電壓，其直流電壓測量準確度應(yīng)優(yōu)于被校電流探頭直流增益誤差的 1/3。比如，被校電流探頭直流增益誤差為 ±1%，數(shù)字多用表直流電壓測量準確度應(yīng)優(yōu)于 ±0.33% 。數(shù)字多用表的分辨率應(yīng)能滿足測量要求。

　　示波器：帶寬應(yīng)大于被校電流探頭帶寬的 1.5 倍。例如，被校電流探頭帶寬為 100MHz，示波器帶寬應(yīng)大于 150MHz 。示波器的垂直靈敏度準確度應(yīng)優(yōu)于被校電流探頭直流增益誤差的 1/3。

　　連接線：連接標準電流源、電流探頭和測量儀器的連接線應(yīng)具有良好的電氣性能，其引入的誤差應(yīng)可忽略不計。

　　四、校準項目及校準方法

　　(一)外觀及工作正常性檢查

　　外觀檢查：觀察電流探頭的外殼、標識、連接插頭等應(yīng)無損壞、變形，標識應(yīng)清晰、完整。檢查探頭的開合機構(gòu)應(yīng)靈活，鐵芯應(yīng)無明顯磨損、變形。

　　工作正常性檢查：將電流探頭與示波器正確連接，接通電源，觀察示波器是否能正確識別電流探頭。在無電流輸入時，觀察示波器顯示的基線應(yīng)穩(wěn)定，無明顯漂移和雜波。

　　(二)直流衰減系數(shù)校準

　　連接標準電流源與電流探頭，將電流探頭的輸出連接到數(shù)字多用表。

　　設(shè)置標準電流源輸出一個穩(wěn)定的直流電流值(I_{s})，例如選擇 1A 的直流電流 。

　　讀取數(shù)字多用表測量的電流探頭輸出電壓值(U_{o})。

　　根據(jù)電流探頭的標稱直流衰減系數(shù)(K_zp5t0ljb)，計算理論輸出電壓值(U_{t}=I_{s}×K_zp5t0ljb) 。

　　直流衰減系數(shù)誤差(delta_zp5t0ljb)計算公式為：(delta_zp5t0ljb=frac{U_{o}-U_{t}}{U_{t}}×100%)

　　(三)交流電流校準

　　頻率按 1kHz 或被校儀器說明書要求設(shè)定。設(shè)置標準電流源輸出頻率為(f)(如 1kHz)的正弦交流電流，電流有效值為(I_{rms})(可選擇被校電流探頭量程的 50% 左右，如探頭量程為 0 - 10A，可設(shè)置(I_{rms})為 5A )。

　　將電流探頭與示波器連接，觀察示波器上顯示的交流電流波形，調(diào)節(jié)示波器的垂直靈敏度和時基，使波形顯示清晰、穩(wěn)定。

　　讀取示波器測量的交流電流有效值(I_{o})。

　　交流電流校準誤差(delta_{a})計算公式為：(delta_{a}=frac{I_{o}-I_{rms}}{I_{rms}}×100%)

　　(四)直流電流校準

　　連接標準電流源與電流探頭，將電流探頭的輸出連接到數(shù)字多用表。

　　逐漸增加標準電流源輸出的直流電流值，從 0 開始，以適當?shù)牟介L(如量程的 10% )遞增，直至達到被校電流探頭的滿量程，記錄每個電流值下數(shù)字多用表測量的電流探頭輸出電壓值。

　　根據(jù)電流探頭的標稱直流衰減系數(shù)，計算對應(yīng)每個電流值的理論輸出電壓值，繪制實際輸出電壓值與理論輸出電壓值的關(guān)系曲線。

　　直流電流校準誤差以曲線上最大偏差點的誤差表示，誤差計算方法同直流衰減系數(shù)誤差計算方法。

　　(五)頻帶寬度校準

　　連接標準電流源與電流探頭，將電流探頭的輸出連接到示波器。

　　設(shè)置標準電流源輸出一個幅度恒定的正弦交流電流，頻率從直流開始逐漸增加。

　　觀察示波器上顯示的電流波形，當電流波形的幅度下降到直流時幅度的 0.707 倍(即 - 3dB)時，此時標準電流源的輸出頻率即為電流探頭的頻帶寬度。

　　(六)上升時間校準

　　連接標準電流源與電流探頭，將電流探頭的輸出連接到示波器。

　　設(shè)置標準電流源輸出一個快速上升的脈沖電流信號。

　　觀察示波器上顯示的脈沖電流波形，測量從脈沖幅度的 10% 上升到 90% 所需的時間，即為電流探頭的上升時間。

　　五、校準結(jié)果表達

　　校準證書應(yīng)給出校準結(jié)果，包括各校準項目的測量值、示值誤差、不確定度等信息。對于合格的電流探頭，應(yīng)給出校準結(jié)論為 “合格”;對于不合格的電流探頭，應(yīng)給出不合格項目及具體情況。

　　六、復(fù)校時間間隔

　　建議復(fù)校時間間隔為 1 年。使用單位可根據(jù)實際使用情況和測量設(shè)備的穩(wěn)定性，適當調(diào)整復(fù)校時間間隔，但最長不超過 2 年。在使用過程中，如果發(fā)現(xiàn)電流探頭出現(xiàn)異常或?qū)y量結(jié)果有懷疑時，應(yīng)及時進行校準。

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