臺式多用表的校準對于確保其在精密測量中的準確度和可靠性至關(guān)重要。本文簡要介紹如何評估測試設(shè)備是否適合用于校準六位半位臺式數(shù)字多用表(DMM)。

目的

演示Fluke 5560A高性能多產(chǎn)品校準器對于高精度儀器校準的有效性。校準點是根據(jù)各家制造商建議進行選擇的。選擇4:1的最小測試準確度比(TAR)作為可接受的最低校準器性能。4:1 TAR是常用的性能標準。

所需材料

1、Fluke 5560A多產(chǎn)品校準器

2、幾款最常用的六位半臺式多用表，附帶校準手冊，含各多用表的制造商指南：

Keysight 34461A。手冊信息，部件號：34460-90901，第10版，2023年9月

Keysight 34465A。手冊信息，部件號：34460-90901，第10版，2023年9月

Fluke 8846A。手冊信息，2006年7月，第2版，6/08

Keithley DMM 2000。用戶手冊，2000-900-01，修訂版J/2010年8月

Keithley DMM 6500。用戶手冊，900-01，修訂版B/2010年8月

方法

本文所述過程遵循結(jié)構(gòu)化方法，首先采用六位半臺式多用表制造商推薦的校準步驟。步驟規(guī)定了測試/校準點和性能。然后將這些點與校準器的完整技術(shù)指標(包括單位和本底技術(shù)指標)進行比較。

TAR是校準過程中的一個關(guān)鍵因素。在計量學(xué)中，TAR和測試不確定度比(TUR)都用于保證測量質(zhì)量。然而，它們在不同的背景下使用，具有不同的含義。TAR是儀器的規(guī)定準確度與標準器的規(guī)定準確度之比。TAR是標準器性能與被測設(shè)備(UUT)性能之比，是常用的驗收標準。

Fluke 5560A提供技術(shù)指標的置信區(qū)間為99%和95%。業(yè)內(nèi)通常采用95%置信區(qū)間，但99%置信區(qū)間更為保守，可提供更多保護，避免誤差風險。

測試

對制造商推薦的校準點與Fluke 5560A多產(chǎn)品校準器的技術(shù)指標進行了全面對比。目的是證明Fluke 5560A可直接用于校準TAR大于4:1的六位半臺式多用表，幾乎無需額外設(shè)備。值得注意的是，F(xiàn)luke 5560A具有可視化管理功能，可在屏幕上顯示各校準點對應(yīng)的指標，使得任意輸出的TAR檢定都更為容易。

我們首先從Keysight 34461A的DCV指標的95%置信區(qū)間開始。第一個表格所示為手冊中所有UUT的技術(shù)指標，如下：

·實際功能(本例中為DCV)下的量程。

·各量程中使用的測試點(VCal列)。

·24小時、90天、1年和2年期技術(shù)指標的最大允許誤差(MPE)。

1.1. 直流電壓

1.1. 直流電壓(續(xù))

讀數(shù)限值計算示例

01

假設(shè)使用100mV輸入值(i=1)測試100mV量程(j=1)。

此時，UUT的1年期技術(shù)指標為8.5μV。

02

Fluke 5560A多產(chǎn)品校準器100mV時的95%1年期術(shù)指標為9.3μV/V(非9.3μV)，本底為0.8μV。

100mV輸出時，0.1 × (9.3 × 10-6) + (0.8 × 10-6) = 1.73μV

此時，TAR = 8.5μV ? 1.73μV = 4.9

03

即使使用Fluke 5560A多產(chǎn)品校準器100mV時的95 % 2年期技術(shù)指標，即12μV，也可用于校準同一臺UUT：

100mV輸出時，為0.1 × (12 * 10-6) + (0.8 * 10-6) = 2.00μV

此時，TAR = 10μV ? 2μV = 5.0

后續(xù)步驟

1、回顧校準過程

確保UUT和校準標準使用相同的參數(shù)和單位。如果準確度允差以分貝、百分比或其他比率表示，則必須將其轉(zhuǎn)換為基本測量單位的絕對值。

2、提高測量準確度

使用更準確的標準器或儀器進行校準。這有助于提高TAR。在本例中，我們將只使用Fluke 5560A，但其他校準標準可能需要額外的測試設(shè)備來維持4:1的TAR。

3、降低允差

如果可能，降低被校準設(shè)備的允差。這有可能提高TAR。

4、風險評估

決策規(guī)則及任何相關(guān)比率，如TAR，都與測量系統(tǒng)中的風險相關(guān)。各組織必須確定何種決策規(guī)則可滿足其獨特需求，以及哪些比率(如果有的話)是可接受的。

5、咨詢專家

如果TAR仍然無法達到4，請咨詢計量專家或設(shè)備制造商，以獲得進一步指導(dǎo)。請記住，實現(xiàn)4:1的TAR的目的是確保測量質(zhì)量足夠好。如果無法達到上述比率，就必須了解潛在風險，以便根據(jù)具體需求和情況做出明智決策。

對于較低的TAR，也可以嘗試使用保護帶，該技術(shù)很有用處。保護帶是一種非常有用的方法，可用于降低錯誤合規(guī)性決策的風險。錯誤決策可能包括：

·錯誤允收：結(jié)果超出允差范圍，卻聲稱在允差范圍內(nèi)。

·錯誤拒絕：結(jié)果在允差范圍內(nèi)，卻聲稱超出允差。

·上述事件通常被稱為I型(Type I)和II型(Type II)誤差。

校準時，保護帶可以利用測量不確定度值來降低允差限值(技術(shù)指標區(qū))。這樣就創(chuàng)建了一個接受允差(嚴格的允收區(qū))，也稱為保護帶允差。任何超出該允收區(qū)的數(shù)值都被視為“不予接受”。

因此，如果您正在處理的校準無法使用4:1的TAR，那么使用保護帶有助于降低遭遇錯誤接受或錯誤拒絕的幾率。因此，保護帶可以提高對實驗室報告結(jié)果的信心。

請記住，保護帶的目的不僅僅是滿足ISO要求，而是減少錯誤接受或錯誤拒絕發(fā)生的風險。了解潛在風險并根據(jù)具體需求和情況做出明智決策非常重要。

結(jié)果

校準實驗的結(jié)果預(yù)期可證明，當僅使用Fluke 5560A進行校準時，每部多用表均可達到或超過制造商規(guī)定的準確度，并且在量程和功能方面，測試均達到了4:1的期望TAR。這強化了Fluke 5560A作為電學(xué)校準標準的多功能性，并證明了其校準過程的有效性。

1、對于Keysight 34461A，手冊規(guī)定了59個校準點，全部100%是在TAR > 4的情況下實現(xiàn)的。

2、對于Keysight 34465A，手冊規(guī)定了58個校準點，其中51個點是在TAR > 4的情況下實現(xiàn)的，其中4個點是在[2.5 至4)的范圍內(nèi)實現(xiàn)的，只有3個點的 TAR < 2.5。

3、對于Fluke 8846A，手冊規(guī)定了111個校準點，其中109個點在TAR > 4的情況下實現(xiàn)的，只有2個點在[2.5至4]范圍內(nèi)實現(xiàn)的，TAR < 2.5的情況為零。

4、對于Keithley 2000，手冊規(guī)定了37個校準點，100%的校準點均達到了TAR > 4。

5、對于Keithley 6500，手冊規(guī)定了105個校準點，其中96個點在TAR > 4的情況下實現(xiàn)，9個點在TAR < 2.5的情況下實現(xiàn)。

總結(jié)

僅使用Fluke 5560A多產(chǎn)品校準器校準六位半臺式數(shù)字多用表(DMM)時，可提供高置信度，無需許多其他標準器。TAR大于4:1的重要性如何強調(diào)都不為過。TAR越高對測量結(jié)果的置信度就越高，可降低測量誤差的風險，并確保符合質(zhì)量標準。

Fluke 5560A憑借其先進功能和高準確度，可在其大部分計量技術(shù)指標范圍內(nèi)實現(xiàn)大于4:1的TAR，可校準眾多六位半數(shù)字多用表(DMM)。這不僅可驗證儀器性能，而且可確保用戶所做測量的準確性和可靠性。

本實驗的目的是在計量學(xué)方面證明Fluke 5560A在其大部分計量技術(shù)指標范圍內(nèi)滿足大于4的預(yù)期TAR。我們希望上述信息能有助于潛在客戶清楚地了解Fluke 5560A的功能，以及在測量過程中確保高TAR的重要性。

請記住，經(jīng)過良好校準的數(shù)字多用表(DMM)不僅要符合標準，還要確保測量的準確性、數(shù)據(jù)的可靠性，并最終確保依據(jù)這些測量結(jié)果做出的正確決策。糟糕的測量結(jié)果會導(dǎo)致錯誤決策和無效的結(jié)果。使用Fluke 5560A，您完全可以對測量質(zhì)量和數(shù)據(jù)完整性充滿信心。

福祿克計量校準，致力于測試測量領(lǐng)域，為電學(xué)、溫度、壓力、流量、射頻等領(lǐng)域提供高精度校準儀器和軟件。