为了校准5500a、5502a、5520a、5522a和其他多产品校准品的五个主要功能，所使用的标准设备必须满足校准不确定度比的要求，即被校准仪器的不确定度与校准标准的不确定度之比至少大于4:1或3:1。

本文讨论了这五种校准对测量不确定度的要求，分析了使用不同标准设备时的校准不确定度和不确定度比。分析表明，要完成这五项功能的校准，需要8508a高精度数字万用表、a40b精密分流器、5790a交流电压测量标准或其他类似的标准仪器。在DC电压和电阻的几个校准和调整点，有必要应用校准保护带技术或使用其他测量仪器。

一.导言

多产品校准器在DC低频电气校准实验室中发挥着重要作用，其中美国福禄克公司的55xx系列多产品校准器是使用最广泛的校准器。计量学家用它们来验证各种仪器，如数字万用表、功率表、欧姆表、配电盘表、记录器、钳形表、示波器、热敏仪器等。使用这样的校准器可以承担小型校准实验室的大部分校准负荷。为了确保数值的可追溯性和校准质量，这些校准品本身需要定期校准。这些校准品功能多，测量范围广，驱动能力强，对校准溯源性要求高。如何可靠地校准这些校准品并确保值的可靠可追溯性是一项技术性很强的工作。目前，国内一些校准实验室在校准这些校准品时还存在一些问题。有时，校准不确定度不能满足技术要求。本文对这些问题进行了分析，并提出了解决办法。

二.存在的问题

校准仪器时，有一个基本要求，即被校准仪器的不确定度远远大于校准标准的不确定度。它们之间的比率称为不确定性比率。转弯通常要求至少为4:1或3:1。符合要求，可以进行校准或验证；达不到要求的，只能在仪器之间进行比较。

[/h/中国国家实验室认可委员会Cnas-cl07:2011《测量不确定度要求》要求iso17025有效实施，校准结果中应逐点正确报告校准不确定度。报告不确定度是为了表明实验室的校准能力是否满足要求，确保校准质量。

Fluke 55xx系列校准品，包括5500a、5502a、5520a、5522a和其他多产品校准品，在中国拥有近2000台，服务于各级计量校准实验室和研究机构。追踪多产品校准品本身的价值一直是一个难题。目前，我国尚未颁布这些校准品的检定规程或校准规范。校准这些校准品时，国内校准实验室有不同的校准方法、不同的标准仪器和不同的校准水平。

例如，以下是校准实验室校准5502a的校准证书的一部分:

标准名称:高精度电压、电流和电阻测量标准装置

从上述证书的摘录中可以看出，这个测量高精度电压、电流和电阻的标准装置实际上是福禄克高精度数字电压表8508a。列出的扩展不确定度是一年总不确定度8508a，置信水平为95%。然而，在该校准证书中，每个测量函数仅给出一个测试点的扩展不确定度，这也是该测量函数的最佳不确定度。用户无法知道该测量标准在其他测量点的不确定度，更不用说其他所有测量点是否满足不确定度比的要求。可以说，这种校准不确定度的报告方法不符合国家规定和用户的要求。正确的报告方法应完全符合相关规定，并逐一报告校准不确定度。

目前，中国计量院等国家标准计量机构已经开始在校准证书中逐点上报校准不确定度，这项工作已经开展了几年。今后，国家对整个计量活动将有更严格的要求，对标准也将有越来越严格的要求。

第三，校准55xx系列校准器

55xx系列校准品包括新型号5080a、5502a和5522a，以及过去的旧型号5502a和5522a。它们的主要功能如下:

DC电压(0 ~ 1020) v

交流电压1.0 mv~1020 v (1hz~1mhz)

DC海流(0 ~ 20.5) A

交流电流29 ma~20.5 a，(1hz~1mhz)

电阻0 w~1100 mw

过去，许多实验室使用8508a 8位半高精度数字万用表直接测量来校准这些多产品校准器。一台8508a真的能完成55xx系列校准器的校准吗？我们必须对不同的模型进行具体分析。在5500a、5502a、5520a和5522a的维护手册中，详细描述了这些仪器的校准要求和方法。特别提出了各功能的校准调整点。只有确保这些校准调整点的准确性，才能保证仪器所有功能的性能。检查仪器性能时，应尽可能包括这些校准调整点。如果发现校准器的精度下降，必须通过调整这些点来恢复仪器的精度。这里，我们以精度指标较低的5502a为例，根据5502a规范中建议的校准调整点，计算每个校准点的测量不确定度，并分析可以用什么样的标准设备来校准5502a。我们会发现有很多功能，特别是电流测量功能，8508a不能满足校准多产品校准品的精度要求。

1。DC电压校准

根据5502a维护说明，5502a DC电压除零点外还有八个校准调整点。在每个校准调整点，我们计算了5502a的总不确定度和8508a的DC电压测量函数的总不确定度，计算结果列于表1。从表1可以看出，8508a DC电压的性能非常出色。在所有5502a DC电压校准调整点，5502a DC电压总不确定度与8508a总不确定度之比tur大于7，能够满足校准的基本要求。因此，5502a的DC电压输出功能可以直接用8508a的DC电压测量功能校准。

校准前，做好校准准备。首先，所有的仪器在启动后都应该预热到足够的时间。然后，8508a和5502a都应进行仪器零点校准，以消除零点偏移对测量结果的影响。然后，您可以校准每个测试点。当5502a输出低于3v的小电压时，应使用低热电位测试线，以消除线内热电势引起的测量误差，确保测量精度。

虽然5520a和5522a的DC电压输出的不确定度比5502a好得多，但在国内通常校准的0.1v、1v、10v、100v和1000v测试点，5520a和8508a之间的校准不确定度比tur仍大于3。然而，制造商规定的3v、-3v和30v的Turs仅为2.2、2.7和2.7。这些测试点与8508a的DC电压范围不匹配，它们是在8508a的20v范围或200v范围内测量的。测量值仅为量程的15%，这大大增加了8508a的测量不确定度。如果需要调整这些点，需要使用分压器将测量值转换为满量程，这样可以解决这个问题。您还可以应用校准防护带技术来更严格地控制校准器的偏移量，以满足校准要求。

2。电阻功能校准

5502a校准器可输出0-1100ω的连续可调电阻。根据5502a规范，5502a交流电压有16个校准调整点。8508a可用于直接校准5502a的各校准调整点，可满足各校准调整点的测量不确定度要求，校准不确定度比大于5。可直接用8508a电阻功能校准，满足测量不确定度的要求。表2列出了5502a的电阻校准调整点。校准110 kw、1.1 mw、11 mw和110 mw四个校准点时，需要将8508a的测量电流设置为loi低电流模式，以适应5502a电阻的工作电流范围。在低电流模式下，8508a的测量不确定度会略有增加，但校准不确定度比仍大于4，以满足测量不确定度要求。

通常，当测量100 kω以下的小电阻时，应尽可能使用四线电阻测量法进行校准。这是因为在测量双线电阻时，测试引线电阻和接触电阻会带来额外的误差，而在测量小电阻时，往往会产生很大的噪声。采用四线制电阻测量，将电流激励回路与压降测量回路分开，使测量电压不受电流回路中电阻压降的影响，该压降是被测电阻两端的真实电压，消除了测试引线和接触电阻引起的测量误差。在高阻抗校准中，应使用屏蔽线来减少干扰和环境因素对测量读数的影响。

校准期间，应注意使用8508a的常规电阻测量功能，而不是使用hivΩ高压电阻模式。在这种模式下，测量电阻时的激励电流是传统电阻测量模式的10倍，这可能会产生高达240v的顺从电压，这可能会损坏55xxa系列校准器的电阻功能。

此外，在校准5502a的电阻功能时，最好根据测试点的值使用8508a电阻测量功能的手动范围，以免设置自动范围，当测量仪器在寻找合适的范围时，校准器也在寻找合适的工作电流，这使得两台仪器无法尽快选择合适的范围和合适的电流范围，从而无法正常测量，长时间无法获得正确的测量结果。

校准5520a和5522a的电阻函数时，36mω和110 mω两个校准测试点的不确定度分别为1.7和2.7。无法满足校准要求。您可以应用校准防护带来更严格地控制校准器的偏移，以满足校准要求。

3。交流电压校准

根据5502a规范，5502a交流电压有13个校准调整点。在每个校准调整点，我们计算了5502a的总不确定度和8508a的交流电压测量函数的总不确定度，计算结果列于表3。从表3可以看出，8508a交流电压的性能不能满足大多数点校准5502a交流电压的测量不确定度要求。例如，5502a输出30v和100hz交流电压的年指标为0.032%，而8508a的年指标为0.013%，匝数比仅为2.3，不能满足不确定度比大于3倍的要求。

这种情况的原因还与两种仪器之间的量程不匹配有关。5502a交流电压校准的调整点大多是3的倍数，如30mv、300mv、﹣3v、﹣30v、300v8508a的测量范围是2的倍数，例如200 mv、2v、20v和200v。在校准过程中，8508a范围中只有15%可以用作测试点，这大大增加了8508a的测量不确定度。

如何解决这个问题？答案是使用精度更高的5790a。5790a是一种高精度交流电压测量标准，它不仅具有热电转换标准的优良精度，还具有数字万用表使用方便的特点。它是专门用于校准各种交流校准器的标准设备。5790a不仅可用于校准5502a和5522a，还可用于校准5700a和5720a交流测量仪，精确度更高。

在这里，我们分析了用5790a校准5502a多产品校准器时的tur。在5502a各交流电压的校准和调整点，我们计算了5502a的总不确定度和5790a交流电压测量函数的总不确定度，计算结果列于表4。从表4可以看出，除了在300v和70khz的测试点外，不确定度比为5.3。所有其他测试点的不确定度比大于13。

校准交流电压时，可使用普通导线作为测试导线，测试导线应尽可能短，尤其是频率较高时，越短越好，应使用屏蔽线，以减少信号衰减，避免拾取干扰信号。

用5790a校准5520a和5522a的交流电压函数时，所有校准调整点的不确定度比tur均大于3，能够满足校准要求。

4。当前功能的校准

校准器的电流跟踪一直是一项困难的任务。有些人喜欢用高精度数字万用表的电流测量功能来校准普通校准器的电流输出功能。然而，高精度数字万用表的电流测量功能能否满足精度要求？答案是否定的。数字万用表大多使用内置分流器来测量电流。当测量的电流流过分流器时，分流器上将产生与分流电阻成比例的电压，并且可以通过测量分流器两端的电压来测量电流。当电流较大时，分流器将消耗大量功率。如果分流管的散热效果不好，分流管的温度会升高，导致分流管电阻值发生变化，导致测量误差较大。高精度数字万用表体积有限，用于电流测量功能的内置分流器一般较小。此外，数字万用表内部空室有限，散热不够好，电流大时误差大。可以说，内置分流器的数字万用表的电流测量精度不高。

如果直接用8508a数字万用表的电流范围来校准多产品校准器的电流功能，人们会发现8508a的电流范围与5502a和5522a的电流范围不匹配，5502a和5522a校准器的电流输出精度相对较高。虽然8508a是数字万用表中最好的，但测量精度仍不能满足校准要求，许多校准调整点的不确定度比小于3。即使5502a的DC电流功能经过校准，8508a也不能胜任。表4列出了当8508a用于直接校准5502a的DC电流时，5502a的电流输出不确定度、8508a的电流测量不确定度及其在每个校准调整点的不确定度比。可以看出，大多数测量点的不确定度比小于2，即所有校准调整点都在30毫安以上。

解决当前可追溯性的方法是使用福禄克公司的a40b。A40b是一种新型高性能标准分流器。将a40b与8508a结合使用可以大大提高电流测量的精度。以8508a+a40b为电流测量标准，可校准5502a的DC电流和交流电流，结果令人满意。在5502a DC电流的每个校准和调整点，我们计算5502a的不确定度、8508a的不确定度和a40b的不确定度的平方根，并将其用作总不确定度。计算结果列于表5。从表5可以看出，根据当前输出不确定度5502a和每个校准调整点的总不确定度8508a+a40b计算的不确定度比tur至少大于5.3。

a40b配合5790a交流电压测量标准可以获得更好的性能，不仅可以校准5502a和5522a的交流电流，还可以校准5700a和5720a等高精度交流测量仪器的交流电流。5500a、5502a、5520a和5522a中有许多交流电流校准调整点。表6列出了5502a中交流电流主要校准调整点的不确定度，a40b不确定度的平方根和不确定度，以及5790a中交流电压测量的不确定度，作为总不确定度。计算结果列于表6。可以看出，通过校准实现的转动是极好的，并且所有校准调整点的转动至少大于8.6。

由于5502a交流/DC电流函数的输出范围和性能指标与5520a和5522a完全相同，因此对5502a多产品校准器交流/DC电流函数的校准分析完全适用于5520a和5522a多产品校准器。

四。结束语

对于任何标准校准任务，满足测量不确定度的要求是最基本的要求。它表征了这种测量的质量和测量结果的可靠性。每次校准工作能否满足测量不确定度的要求，是检验校准实验室能力的重要指标。Iso 17025对测量不确定度的报告有明确的要求。为了执行多产品校准器的校准工作，例如5500a、5502a、5520a、5522a等。，必须使用多种校准品完成校准工作。本文仅对多产品校验仪的五个主要功能:交流/DC电压、交流/DC电流和电阻的校验工作进行了讨论和分析。要完成这五项功能，需要8508a高精度数字万用表、a40b精密分流器和5790a交流电压测量标准。在DC电压和电阻的几个校准和调整点，需要DC分压器，或采用校准保护带技术。如果要校准多产品校准器的频率精度，需要一个高精度的频率计；为了校准多产品校准器的温度功能，需要一个标准温度计和一个合适的油箱或水箱(油杯或水杯)。无论哪种校准，都必须满足测量不确定度的要求。

五.参考文献

1。5522a多产品校准品服务手册，2012年5月，福禄克公司

2。5502a多产品校准器操作手册，2012年6月，福禄克公司

3。5520a多产品校准器服务手册，1999年4月，福禄克公司

4。5500a多产品校准器操作手册，1995年8月，福禄克公司

5。《测量不确定度的要求》，cnas-cl07:2011，中国国家实验室认可委员会

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福禄克的官方网站:福禄克

官方网站micro signal: flukecorp

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福禄克公司成立于1948年，是电子测试工具的世界领导者。多年来，它创造和发展了一个特定的技术市场，并提供高质量的产品，用于测量和检测各种工业领域的故障。福禄克的用户范围广泛，包括技术人员、工程师、计量人员等。他们使用福禄克的测试工具进行安装、故障诊断和管理工业用电、电气设备和过程校准，并控制质量。在过去的五年中，福禄克的测试工具赢得了许多奖项，赢得了50多个年度产品奖，如测试与测量领域的最佳测试工具奖和控制工程领域的工程师选择奖，受到用户的高度赞扬。

fluke校准是精密校准仪器和软件的领导者，涵盖电气、温度、压力、流量和射频仪器。福禄克公司计量校准部的校准产品广泛应用于世界各地的校准机构，包括需要最高性能和可靠性的国家计量院，提供最新的测量技术科技成果和坚定的支持。校准产品受到质量工程师、校准技术人员和计量专家的信任，这使他们有信心确保质量、安全、可靠性和成本测量。