JJF(黔) 61-2022 数字LCR测量仪校准规范.pdf

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.