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1、JJF（闽）1142-2023标学兔兔准下载福建省地方计量技术规范JJF（闽）1142-2023交直流电流传感器校准规范CalibrationSpecificationforAC/DCCurrentTransducer2023-07-26发布2023-10-26实施福建省市场监督管理局发布3333333333学兔兔标准下载3333333333333交直流电流传感器校准规范JJF(闽)1142-2023术规范福建省地方计量技3333333333333CalibrationSpecificationforAC/DCJJF(闽)1142-2023量规CurrentTransducer员会术委范技归口
2、单位：福建省市场监督管理局主要起草单位：福建省计量科学研究院省计福建本规范委托福建省计量规范技术委员会负责解释学兔兔标准下载JJF(闽)1142-2023本规范主要起草人：方杰（福建省计量科学研究院）张煌辉（福建省计量科学研究院）参加起草人：张杰梁（福建省计量科学研究院）福建省计量规范技术委员会学兔兔标准下载福建省计量规范技术委员会JJF(闽)1142-2023目录引言（）1范围（1）2引用文件（1）3术语和计量单位（1）3.1静态模型（1）3.2额定变换比（1）3.3零点输出（1）3.4静态校准（1）3.5参比直线（2）3.6线性度（2）3.7回差（2）3.8重复性（2）3.9标准同步采集装
3、置（2）3.10适配单元（2）4概述（2）5计量特性（3）5.1电流测量范围（3）5.2零点输出误差（3）5.3基本误差（3）5.4线性度（3）5.5回差（3）5.6重复性（3）5.7响应时间（3）5.8频率特性（3）学兔兔标准下载6校准条件（3）6.1环境条件（3）6.2测量标准及其他设备（4）7校准项目和校准方法（5）7.1校准项目（5）7.2校准方法（5）8校准结果表达（14）9复校时间间隔（14）附录A交直流电流传感器校准记录(式样)（15）附录B交直流电流传感器校准证书内页（式样）（17）附录C交直流电流传感器静态模型及参数说明（18）附录D最小二乘参比工作直线拟合方法及计算示例（2
4、0）附录E交直流电流传感器测量不确定度评定（示例）（22）学兔兔标准下载术委员会JJF(闽)1142-2023引言本规范依据JJF1001-2011通用计量术语及定义、JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示及JJF1071-2010国家计量校准规范编写规则基础性系列规范进行制定。本规范主要参考GB/T18459-2001传感器主要静态性能指标计算方法、GJB8354-2015电流电压传感器通用规范和TB/T2763-2009机车车辆用电流传感器和电压传感器编制而成。本规范为首次制定。范技量规省计福建学兔兔标准下载学兔兔标准下载福建省计量规范技术委员会JJF(闽)1142-2023交
5、直流电流传感器校准规范1范围本规范适用于准确度等级0.01级及以下，输入为交直流电流信号，输出为交直流电流或电压信号，测量范围为交流电流10mA2kA(10Hz10kHz)、直流电流10mA10kA的交直流电流传感器的校准。本规范不适用于电流互感器、脉冲电流传感器和电流变送器的校准。2引用文件本规范引用了下列文件：GB/T18459-2001传感器主要静态性能指标计算方法GJB8354-2015电流电压传感器通用规范TB/T2763-2009机车车辆用电流传感器和电压传感器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
6、语和计量单位3.1静态模型staticmodel在规定的静态测试条件下，获得的由传感器输出与输入之间关系构建的数学模型。3.2额定变换比ratedconversionratio传感器的比例系数，即额定一次输入和额定二次输出之比。3.3零点输出zero-pointoutput规定环境条件下，传感器输入一次电流为零时，由传感器电气失调电流、自激磁和地磁引起的二次输出值。3.4静态校准staticcalibration在规定的静态测试条件下，获取静态特性的过程。GB/T18459-2001，基本术语2.1.23.4.1正行程实际平均特性up-travelactualaveragecharacteri
7、stic正行程各校准点上一组测量值的算术平均值点的连接曲线。GB/T18459-2001，基本术语2.2.13.4.2反行程实际平均特性down-travelactualaveragecharacteristic反行程各校准点上一组测量值的算术平均值点的连接曲线。1学兔兔标准下载员会术委范技量规省计福建JJF(闽)1142-2023GB/T18459-2001，基本术语2.2.23.4.3正、反行程实际平均特性up-travelanddown-travelactualaveragecharacteristic各校准点的正、反行程算术平均值的平均值点的连接曲线，又称实际特性（曲线）。GB/T18
8、459-2001，基本术语2.2.33.5参比直线referenceline由正、反行程实际平均特性按最小二乘法拟合得到的直线。3.6线性度linearity以最小二乘直线作为参比直线时，正、反行程实际平均特性曲线相对于参比直线的最大偏差，用额定一次电流的百分比来表示。GB/T18459-2001，基本术语2.3.5，有修改3.7回差hysteresis输入量作满量程变化时，同一校准点上正行程实际平均特性与反行程实际平均特性之间的最大差值的绝对值，用额定一次电流的百分比来表示。GB/T18459-2001，基本术语2.3.3，有修改3.8重复性repeatability在一段短的时间间隔内，在
9、相同的工作条件下，输入量从同一方向作满量程变化，多次趋近并到达同一校准点时测得值之间的分散程度，用额定一次电流的百分比来表示。GB/T18459-2001，基本术语2.3.4，有修改3.9标准同步采集装置standardsynchronousacquisitiondevice具有两路及以上同步电压（或电流）采集通道，可实现双路电量比例和相位差测量的装置。3.10适配单元adaptiveunit用于给传感器提供辅助电源并引出其二次输出的一种电气装置，可将传感器二次信号直接输出或转换后输出，与标准同步采集装置配合使用时，可用于直接指示传感器的一次电流示值。4概述交直流电流传感器（以下简称“传感器”
10、）是电气线路中用于将一次交直流大电流变换或隔离为二次交直流小电流（或电压）的一类装置。其广泛应用于轨道交通、新能源发电、电池检测、MRI梯度放大器、高稳定性功率源、校准单元、功率分析仪表等。传感器按主要工作原理分为霍尔效应、磁通门（磁调制）和法拉第光磁效应；按测量电流方式分为直流式、交流式和交直流两用式；按输出信号形式分为电流输出型和电压输出型；按结构形式分为开环结构和闭环结构；按连接方式分为穿心式和连接式。2学兔兔标准下载JJF(闽)1142-20235计量特性5.1电流测量范围5.1.1交流电流10mA100A(10Hz10kHz)，100A1kA(45Hz1kHz)，1kA2kA(45H
11、z400Hz)。5.1.2直流电流量规省计福建10mA10kA。5.2零点输出误差不超过最大允许误差的1/2。5.3基本误差5.3.1交流电流最大允许误差：(0.055)%。5.3.2直流电流最大允许误差：(0.015)%。5.4线性度不超过最大允许误差的1/5。5.5回差不超过最大允许误差的绝对值。5.6重复性不超过最大允许误差的绝对值的1/5。5.7响应时间1s400ms。范技术委员会5.8频率特性5.8.1幅频特性(0.0120)%。5.8.2相频特性(0.0110)。注：以上指标不适用于合格性判别，仅供参考。6校准条件6.1环境条件校准应在表1规定的环境条件下进行。3序号设备名称参数范
12、围技技术要求12交直流标准电流源交直流电流比例标准交流电流10mA100A(10Hz10kHz)MPE：(0.050.5)%100A1kA(45Hz1kHz)(12)kA范(45400)Hz直流电流交流电流直流电流计10mA10kA规10mA100A(10Hz10kHz)量MPE：(0.010.5)%MPE：(0.0010.5)%MPE：(0.0010.5)%100A1kA(45Hz1kHz)(12)kA(45400)Hz10mA10kA34交直流标准表标准同步福采集装置交流电流省1mA2A(10Hz10kHz)MPE：(0.050.5)%直流电流交流电压建(1mA2A)(0.110)V，(1
13、0Hz10kHz)MPE：(0.0020.5)%MPE：(0.0030.5)%直流电压交流电压(0.110)V(0.110)V(10Hz10kHz)MPE：(0.0010.5)%MPE：(0.0030.5)%直流电压(0.110)VMPE：(0.0010.5)%56示波器宽频相位表扫描时间交流电压100ns1s(0.110)V(10Hz10kHz)MPE：时基：0.1%MPE：(0.0030.5)%相位0359.999MPE：(0.010.5)78标准分流器标准脉冲电流源交流电流1mA100A(10Hz10kHz)MPE：(0.050.5)%直流电流(1mA100A)MPE：(0.0020.5
14、)%阶跃响应时间幅度1s400ms(11000)A小于300nsMPE：5%上升沿时间1s大于等于100A/s脉冲测量电压阶跃响应时间10mV10V1s400msMPE：5%小于300ns注：交直流标准电流源的短期稳定度应优于被校传感器基本误差绝对值的1/10。影响量温度范围0.1级及以上(203)0.1级以下(205)相对湿度(4575)%标兔兔学准下载JJF(闽)1142-2023表1校准环境条件员会术委6.2测量标准及其他设备校准用测量标准的测量范围要能覆盖被校传感器的测量范围，并具有足够的准确度和稳定性，确保由测量标准、辅助设备引入的扩展不确定度（k=2）不大于被校传感器各参数最大允许
15、误差绝对值的1/3。6.2.1主要测量标准设备校准时所需的测量标准设备见表2，可根据实际采用的校准方法选择对应的测量标准设备。表2校准用主要测量标准设备4序号设备名称参数范围技术要求1交直流稳定电流源交流电流直流电流10mA100A(10Hz10kHz)/100A1kA(45Hz1kHz)(12)kA(45Hz400Hz)10mA10kA23适配单元脉冲电流源供电电压5V、12V、15V、24VMPE会：5%带载能力交流电流1mA2.5A1mA2A(10Hz10kHz)/MPE员：(0.050.5)%直流电流(1mA2A)委MPE：(0.0020.5)%交流电压(0.110)V(10Hz10k
16、Hz)术MPE：(0.0030.5)%直流电压幅度(0.110)V(11000)技AMPE：(0.0010.5)%MPE：5%上升沿时间1s范大于等于100A/s阶跃响应时间1s400ms规小于300ns注：交直流稳定电流源短期稳定度应优于被校传感器基本误差绝对值的1/10。序号1校准项目零点输出误差校准方法条款7.2.22基本误差7.2.33线性度7.2.44回差7.2.5567重复性响应时间频率特性7.2.67.2.77.2.8准标兔学兔下载福建省计JJF(闽)1142-20236.2.2其他配套设备配套设备包括计算机（若有时）和相应的配套软件，如用于标准同步采集装置的控制终端。校准用辅助
17、配套设备见表3。表3校准用辅助配套设备7校准项目和校准方法量7.1校准项目传感器的校准项目见表4。根据被校传感器实际具有的项目或客户要求，选择校准项目。表4交直流电流传感器校准项目一览表7.2校准方法7.2.1校准前准备5兔标准下学兔载员会术委范技量规省计福建IPN100%JJF(闽)1142-20237.2.1.1外观检查目测观察被校传感器的铭牌信息应清晰标示，检查内容一般包括（但不限于）型号、器具编号、标称电流、变换比、电流方向、接线端子和接线示意图等。对于开环结构的传感器，还需要检查闭合位置接触面，应清洁。7.2.1.2通电检查在规定环境条件下，通电后，若传感器状态指示灯正常指示，对其施
18、加一次电流，观察二次信号应能够正常输出。7.2.1.3预热校准用测量标准及被校传感器应通电预热，预热时间按说明书要求或不少于30min。7.2.2零点输出误差按图1接好线路，校准用直流标准表应事先清零，被校传感器一次侧不通电流，待传感器二次侧输出稳定，使用直流标准表读取传感器的二次输出y0，即为零点输出。零点输出误差可以用额定一次电流的引用误差表示，也可以用二次输出的绝对误差表示。零点输出误差按式（1）或式（2）计算。零点输出误差校准仅在直流模式下进行。适配单元直流标准表输出供电被校交直流电流传感器图1零点输出误差校准接线示意图Z=y0KN（1）式中：Z零点输出引用误差，%;y0传感器零点输出
19、，A或V;KN传感器标称变换比，A/A或A/V;IPN传感器额定一次电流，A。y0=y0-Y0（2）式中：y0零点输出绝对误差，A或V;6学兔兔标准下载福建省计量规范技术委员会JJF(闽)1142-2023Y0零点输出预期值，A或V。7.2.3基本误差7.2.3.1校准点的选取原则根据被校传感器的量程，工作于直流模式时，均匀选取611个校准点；工作于交流模式时，选取13个频率点，优先从50Hz、60Hz、100Hz、200Hz、400Hz、1kHz中选取，在50Hz频率点，均匀选取510个校准点，一般应包括量程的10%和100%，其他频率点，可只选取10%和100%点。7.2.3.2校准方法的
20、选择1）标准源表法（标准装置法）a）按图2连接仪器。适配单元交直流标准表输出供电交直流标准被校交直流电流源电流传感器图2标准源表法接线示意图b）根据选取的校准点，按从小到大的顺序调节交直流标准电流源输出一次电流IPs,i（正行程），待传感器输出稳定，使用交直流标准表读取正行程第i个校准点下的传感器输出值yu，i，根据被校传感器的标称变换比按式（3）换算成其一次输入电流IPxu，i。IPxu，i=KNyu,i（3）式中：IPxu，i正行程被校传感器第i个校准点一次输入电流值，A；KN被校传感器标称变换比，A/A或A/V;yu,i被校传感器第i个校准点二次输出值，A或V。c）根据选取的校准点，按从
21、大到小的顺序调节交直流标准电流源输出一次电流IPs，i（反行程），待传感器输出稳定，使用交直流标准表读取反行程第i个校准点下的传感器输出值yd，i，根据被校传感器的标称变换比按式（4）换算成其一次电流IPxd，i。IPxd，i=KNyd，i（4）式中：IPxd，i反行程被校传感器第i个校准点一次输入电流值，A；KN被校传感器标称变换比，A/A或A/V；7标准下学兔兔载2（5）JJF(闽)1142-2023yd，i反行程被校传感器第i个校准点二次输出值，A或V。d）步骤b）和步骤c）构成一次完整的循环，重复进行13次循环。记循环后正行程第i个校准点算术平均值为IPxu，i，由其构成正行程实际平均
22、特性IPxu；记循环后反行程第i个校准点算术平均值为IPxd，i，由其构成反行程实际平均特性IPxd。按式（5）计算被校传感器第i个校准点的测得值IPx，i，由其构成正、反行程实际平均特性IPx。IPx，i=IPxu，i+IPxd，i员会术委范技量规省计福建e）。式中：IPx，i被校传感器第i个校准点的测得值，A；IPxu，i正行程，被校传感器第i个校准点的算术平均值，A；IPxd，i反行程，被校传感器第i个校准点的算术平均值，A。e）按式（6）计算被校传感器第i个校准点的误差。i=IPx，i-IPs，i100%（6）IPN式中：i被校传感器第i个校准点误差，%；IPx，i被校传感器第i个校准
23、点的测得值，A；IPs，i交直流标准电流源第i个校准点示值，A；IPN被校传感器额定一次电流，A。f）被校传感器工作于交流模式时，需要在选定的频率点下重复步骤b）至步骤g）取各个校准点误差i最大者作为被校传感器的最大基本误差，记为。2）同步比较测量法a）按图3a或图3b连接仪器。b）根据选取的校准点，按从小到大的顺序调节交直流稳定电流源输出一次电流（正行程），参考通道（Ch1）指示的一次电流值记为IPs，i，待传感器输出稳定，此时比较通道（Ch2）指示的一次电流记为IPxu，i。c）根据选取的校准点，按从大到小的顺序调节交直流稳定电流源输出一次电流（反行程），当参考通道（Ch1）指示的一次电流
24、值为IPs，i时，待传感器输出稳定，此时比较通道（Ch2）指示的一次电流记为IPxd，i。d）步骤b）和步骤c）构成一次完整的循环，重复进行13次循环。记循环后正8学兔兔标准下载福建JJF(闽)1142-2023术委范技图3a同步比较测量法接线示意图1量规省计图3b同步比较测量法接线示意图2员会9标准下兔学兔载JJF(闽)1142-2023行程第i个校准点算术平均值为IPxu，i，对应的反行程第i个校准点算术平均值为IPxd，i，员会术委范技量规省计福建IPN100%按式（5）计算被校传感器第i个校准点的测得值IPx，i。e）按式（6）计算被校传感器第i个校准点的误差。f）被校传感器工作于交流
25、模式时，需要在选定的频率点下重复步骤b）至步骤e）。g）取各个校准点误差i最大者作为被校传感器的最大基本误差，记为。7.2.4线性度线性度包含在基本误差校准中。根据7.2.3获得的被校传感器校准结果IPx，i，依据最小二乘直线拟合方法得到参比工作直线。被校传感器第i个校准点的正、反行程实际平均特性IPx，i相对于参比工作直线上对应点IP，i的偏差，即为该校准点的非线性误差，记为Li。所有校准点非线性误差最大者即为被校传感器的最大非线性误差，记为Lmax。则被校传感器的线性度按式（7）计算。L=Lmax100%（7）IPN式中：L被校传感器的线性度，%；Lmax最大非线性误差，A；IPN被校传感
26、器额定一次电流，A。7.2.5回差回差包含在基本误差校准中。根据7.2.3获得的被校电流传感器第i个校准点的正行程算术平均值IPxu，i和反行程算术平均值IPxd，i，则第i个校准点的回差H，i按式（8）计算。所有校准点中回差最大者即为被校传感器的回差，记为H。H，i=IPxu,i-IPxd,i（8）式中：H，i被校传感器第i个校准点的回差，%；IPxu,i被校传感器第i个校准点正行程算术平均值，A；IPxd,i被校传感器第i个校准点反行程算术平均值，A；IPN被校传感器额定一次电流，A。7.2.6重复性重复性校准应安排在基本误差校准之后，选取出现最大回差的点作重复性校准。在重复性条件下，分别
27、对该点在正行程和反行程各进行n次独立重复测量，使用贝塞10标学兔兔准下载JJF(闽)1142-2023尔（Bessel）公式法计算实验标准偏差。正行程实验标准偏差按式（9）计算，反行程实验标准偏差按式（10）计算。取正、反行程的实验标准偏差大者，记为smax。按式（11）计算被校传感器的重复性。nsu=姨移（Ij=1Pxu，j-IPxu，j）n-12（9）员会术委移（I姨sd=（10）范技量规省计福建式中：su正行程实验标准差，A；IPxu，j被校传感器正行程一次电流第j次测量值，A；IPxu，j被校传感器正行程一次电流n次测量的算术平均值，A；n重复性测量次数。n2Pxd，j-IPxd，j）
28、j=1n-1式中：sd反行程实验标准偏差，A；IPxd，j被校传感器反行程一次电流第j次测量值，A；IPxd，j被校传感器反行程一次电流n次测量的算术平均值，A；n重复性测量次数。R=smax100%（11）IPN式中：R被校传感器重复性，%；smaxn次测量，被校传感器正、反行程实验标准偏差大者，A；IPN被校传感器额定一次电流，A。7.2.7响应时间按图4a或图4b连接仪器。阶跃电流源向被校传感器通一次电流IP，电流斜率didt100A/s。当采用图4a接法时，应在阶跃电流源输出回路中串联标准分流器（或标准电阻），适配单元选择电压输出模式。示波器的参考通道（Ch1）记录标准分流器的压降信号
29、UP，表征被校传感器的一次输入电流；示波器的比较通道（Ch2）记录适配单元的输出电压信号US，表征被校传感器的二次输出，响应波形示意图如图5所示。当采用图4b接法时，标准脉冲电流源输出电流对应的脉冲测量电压阶跃响应时间11标兔准CH2CH1下学兔载员会术委US输出范技量规省计福建JJF(闽)1142-2023图4a响应时间接线示意图1IP标适配准被校供电单元脉电流冲示传感器电波流UP器源图4b响应时间接线示意图2应小于300ns，适配单元选择电压输出模式。示波器的参考通道（Ch1）记录脉冲测量电压UP，表征被校传感器的一次输入电流；示波器的比较通道（Ch2）记录适配单元的输出电压信号US，表征
30、被校传感器的二次输出。图5所示示意图中UP从0上升至0.9UP的时间记为t1，US从0上升至0.9US的时间记为t2，则被校传感器的响应时间tr按式（12）计算。tr=t2-t1（12）式中：tr被校传感器响应时间，s；图5阶跃响应示意图12学兔兔标准下载员会术委范技量规省计福建JJF(闽)1142-2023t1被校传感器一次输入电流幅度从0跃升至90%经历的时间，s；t2被校传感器二次输出电压幅度从0跃升至90%经历的时间，s。注：校准传感器响应时间时，一次电流IP尽可能设置为被校传感器的额定输入电流IPN，无法满足此条件时，设置的输入一次电流应保证被校传感器的二次输出信号能够正常采集。7.2.8频率特性7.2.8.1幅频特性a）按图3a或图3b连接仪器，设置电流源输出不低于0.5%IPN的一次电流