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贵州省市场监督管理局 发 布 贵 州 省 地 方 计 量 技 术 规 范 JJF(黔)61-2022 数字 LCR 测量仪校准规范 Calibration Specification for Digital LCR Measuring Instrument 20 XXXXXX 发布 20 XXXXXX 实施 JJF(黔)61-2022 数字 LCR 测量仪校准规范 Calibration Specification for Digital LCR Measuring Instrument 归 口 单 位:贵州省市场监督管理局 主要起草单位:贵州航天计量测试技术研究所 贵州省计量测试院 本规范委托贵州航天计量测试技术研究所负责解释 JJF(黔)612022 JJF(黔)61-2022 本规范主要起草人:李金阳(贵州航天计量测试技术研究所)黄贤武(贵州航天计量测试技术研究所)邓 兵(贵州省计量测试院)参加起草人:王嵘崳(贵州省计量测试院)王伟伟(贵州航天计量测试技术研究所)袁 文(贵州航天计量测试技术研究所)韩 成(贵州省计量测试院)JJF(黔)61-2022 I 目 录 引 言.(II)1 范围.(1)2 引用文件.(1)3 术语和计量单位.(1)4 概述.(2)5 计量特性.(3)5.1 LCR 测量仪的主、副参量.(3)5.2 测试信号.(4)6 校准条件.(4)6.1 环境条件.(4)6.2 测量标准及其他设备.(4)7 校准项目和校准方法.(6)7.1 校准项目.(6)7.2 校准方法.(7)8 校准结果表达.(12)8.1 校准记录.(12)8.2 校准证书.(12)9 复校时间间隔.(13)附录 A 校准原始记录格式.(14)附录 B 校准证书内页格式.(16)附录 C 校准不确定度评定示例.(18)JJF(黔)61-2022 II 引 言 本规范依据 JJF 1071-2010 国家计量校准规范编写规则、JJF 1001-2011 通用计量术语及定义和 JJF 1059.1-2012测量不确定度评定与表示进行编制。JJF(黔)61-2022 1 数字 LCR 测量仪校准规范 1 范围 本规范适用于工作频率10 Hz30 MHz,准确度0.01级及以下的数字LCR测量仪(以下简称 LCR 测量仪)的校准,也适用于数字电容表、数字电感表及数字宽频阻抗分析仪的校准。本规范不适用于传统交流平衡式电桥和射频阻抗分析仪。2 引用文件 本规范引用了下列文件:JJG 2073-1990 损耗因数计量器具检定系统框图 JJG 2075-1990 电容计量器具检定系统框图 JJG 2076-1990 电感计量器具检定系统框图 SJ/T 10297-1991 LCR 测量仪技术条件 SJ/T 10298-1991 LCR 测量仪测试方法 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注明日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3 术语和计量单位 3.1 主参量 major parameter 工作频率范围内,起主要作用的交流阻抗参量,包含阻抗元件电感器(L)、电容器(C)和电阻器(R)量值。3.2 副参量 secondary parameter 工作频率范围内,起次要作用的交流阻抗正交分量。这里特指电容器的损耗因数(D)量值。JJF(黔)61-2022 2 4 概述 LCR 测量仪,又称为 LCR 数字电桥,是带有微处理器的自动测量电感器、电容器、电阻器等无源元件的 LCR 量值及其损耗因数等参量的测量仪器,供生产线上元件评估、实验室中元件筛选和阻抗元件计量使用。按测量原理分为两类:一类是将计算机技术、数字电路技术、数据采集技术应用到传统交流电桥上,完成自动平衡、自动补偿、自动计算和数字显示等功能,工作频率上限 100 kHz。另一类是采用电压矢量比例法及自动平衡电桥法的测量技术,如图 1 所示,工作频率达到 30 MHz,由程控正弦波信号源、输入测量电路、放大器、精密量程电阻、移相器、数模转换器和转换开关、相敏检波器、积分器、微处理器和显示器等部件组成;其工作测量原理:被测阻抗 Zx与内附标准交流阻抗 Rr流过相同的电流,形成比例关系rrxxRUZU,分别测量被测阻抗元件的实部与虚部(电阻和电抗),通过内部微处理器计算公式rrxxRUUZ计算得到被测阻抗,直接显示各类阻抗参数。微处理器CPU放大器信号源检波器显示器积分式A/D程控开关IHVHVLILIxZxIrRrUxUr移相00,18090,270Vref 图 1 电压矢量比例法 LCR 测量仪测量原理图 LCR 测量仪按测量的连接方式及屏蔽方式可分为四端/五端方式(Hcur-大电流、Hpot-高电位、Lcur-小电流、Lpot-低电位四个信号测量端和一个 GND 屏蔽端)、两端/三端方式JJF(黔)61-2022 3(H、L 两个信号测量端和一个 GND 屏蔽端)。按测量等效电路模式可分为串联等效测量和并联等效测量两种模式。5 计量特性 5.1 LCR 测量仪的主、副参量 5.1.1 主、副参量的测量范围及显示位数见表 1。表 1 主、副参量测量范围及显示位数 测量参数 测量范围 显示位数 主参量 电感值 1 H10 k H 3 位半6 位半 电容值 1 pF1 F 交流电阻值 1 m100 M 副参量 损耗因数 0.0000110 5.1.2 示值误差 LCR 测量仪为宽频率测量范围的多量程测量仪器,其示值误差用仪器制造商给出的计算公式(1)或曲线图表示。lim=1+K1(X)+K2(V)+K3(f)+K4(D,Q)+K5()100%(1)式中:lim主参量允许的相对误差极限;用百分数表示的主参量准确度级别;K1(X)与测量读数和量程有关的函数;K2(V)与测量电压有关的函数;K3(f)与测量频率有关的函数;K4(D,Q)与损耗因数 D 或品质因数 Q 有关的函数;K5()与测量速率有关的函数。LCR 测量仪的准确等级由基本量程和主频率下的最大允许误差确定,LCR 测量仪的各准确度等级和最大允许误差见表 2。JJF(黔)61-2022 4 表 2 准确度级别和最大允许误差 准确度级别 0.01 级 0.02 级 0.05 级 0.1 级 0.2 级 0.5 级 1 级 2 级 5 级 最大允许误差(%)0.01%0.02%0.05%0.1%0.2%0.5%1%2%5%工作频率范围 10 Hz10 MHz 10 Hz30 MHz 注:指用百分数表示的主参量准确度级别。5.2 测试信号 5.2.1 测试频率 频率范围:10 Hz30 MHz;最大允许误差:0.01%。5.2.2 测试电平 测试电平可分为恒压、恒流两种输出方式。电压范围:5 mV10 V 有效值,最大允许误差:(110)%。电流范围:50 A20 mA 有效值,最大允许误差:(110)%。注:以上技术指标不用于合格性判定,仅供参考。6 校准条件 6.1 环境条件 LCR 测量仪应在表 3 规定的环境条件下进行校准。表 3 校准环境条件 影响量 参比值 允许偏差值 0.01、0.02 准确度等级 0.05、0.1 准确度等级 0.25 准确度等级 环境温度 20 1 2 2 相对湿度 50%10%20%30%电源电压 220 V 22 V 电压频率 50 Hz 1 Hz 外磁场 无影响/6.2 测量标准及其他设备 6.2.1 标准器具的选用原则 校准所选用标准器具的最大允许误差应不超过表4的规定。采用校准装置开展校准JJF(黔)61-2022 5 时,由校准装置(标准器具和其他设备)、连接线缆、环境条件因素等引入总的测量结果扩展不确定度应小于被校LCR测量仪允许误差的1/3。表4 标准器具的最大允许误差 被校 LCR 测量仪 准确度等级 标准器具的最大允许误差与被校 LCR 测量仪的最大允许误差之比 主参量(L、C、R)副参量(D)0.010.5 1/4 1/3 1、2、5 1/5 1/4 6.2.2 主要标准器具 校准所用的主要标准器具见表5。根据采用的校准方法及被校LCR测量仪的实际需求进行选择,其量值及频率特性应覆盖被校LCR测量仪的量程及频率范围。表 5 校准用主要标准器具一览表 标准器具名称 主要技术性能 用途 标准电感器组(箱)电感值范围:1 H10 H 最大允许误差:(0.002%0.05%)工作频率范围:10 Hz100 kHz 校准低频、中频 LCR 测量仪电感值(L)参量示值误差 模拟标准 电感器组标准 电感值范围:1 H104 H 最大允许误差:(0.05%0.2%)工作频率范围:10 Hz1 kHz 高频标准 电感器组 电感值范围:1 H10 mH 最大允许误差:(0.1%1%)工作频率范围:100 kHz30 MHz 扩频校准 LCR 测量仪电感值(L)参量示值误差 标准电容器组(箱)电容值范围:1 pF10 mF 最大允许误差:(0.001%0.5%)工作频率范围:10 Hz100 kHz 校准低频、中频 LCR 测量仪电容值(C)参量示值误差 模拟标准 电容器组标准 电容值范围:1 F1 F 最大允许误差:(0.02%0.25%)工作频率范围:10 Hz1 kHz 高频标准 电容器组 电容值范围:1 pF0.1 F 最大允许误差:(0.01%2%)D 值:0.0003 工作频率范围:100 kHz30 MHz 扩频校准 LCR 测量仪电容值(C)参量示值误差 电容标准损耗箱 组合电容损耗因数的容量值范围:100 pF0.1 F 损耗因数值范围:0.0000110 最大允许误差:(0.1%2%)读数 5 10-5 校准低频 LCR 测量仪电容损耗因数值(D)参量示值误差 JJF(黔)61-2022 6 表 5 校准用主要标准器具一览表(续)标准器具名称 主要技术性能 用途 高频电容损耗角 正切标准 容量:5 pF、20 pF、50 pF、100 pF、300 pF、1000 pF;初损耗值 310-5,不确定度:1 10-5;大损耗值:1 10-3、2.5 10-3、4 10-3、5.5 10-3,不确定度:5 10-5;频率:1 MHz 校准高频 LCR 测量仪电容损耗因数值(D)参量示值误差 标准交直流电阻器(箱)电阻值范围:1 m100 M 最大允许误差:(0.01%0.5%)时间参数:1 ns100 s 频率范围:100 Hz100 kHz 校准低频、中频 LCR 测量仪交流电阻值(R)参量示值误差 宽频标准 电阻器组 电阻值范围:1 m1 M 最大允许误差:(0.01%0.5%)频率范围:100 kHz30 MHz 扩频校准 LCR 测量仪交流电阻值(R)参量示值误差 频率计数器 频率范围:1 Hz30 MHz 最大允许误差:优于 1 10-5 LCR 测量仪测试频率的校准检查 交流数字电压表 频率范围:10 Hz100 kHz 测量电压范围:1 mV100 V 有效值 最大允许误差:优于 1%中、低频 LCR 测量仪测试电平电压的校准检查 高频有效值电压表或示波器 频率范围:100 kHz100 MHz 测量电压范围:1 mV10 V 有效值 电压最大允许误差:优于 3%扩频校准检查 LCR 测量仪高频测试电平电压 标准宽频 LCR 测量仪 测量范围:量值及频率特性覆盖被校测量仪的量程及频率范围 最大允许误差:优于表 4 要求 采用替代校准测量法时作为测量标准 6.2.3 其他校准用附件 a)清零校准专用短路器;b)清零校准专用开路器;c)BNC 适配器;d)BNC 到 BNC 扩展测试线。7 校准项目和校准方法 7.1 校准项目 校准项目见表 6。JJF(黔)61-2022 7 表 6 LCR 测量仪校准项目一览表 序号 校准项目 校准方法条款 1 测试频率准确度 7.2.2 2 测试电平准确度 7.2.3 3 电感示值误差 7.2.4 4 电容示值误差 5 电阻示值误差 6 损耗因数示值误差 7.2.5 7.2 校准方法 7.
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