PA功率分析儀校準(zhǔn)體系

眾所周知，電子測(cè)量?jī)x器在人為從事測(cè)量活動(dòng)的時(shí)候，儀器會(huì)老化會(huì)受到自然環(huán)境的影響，比如灰塵、溫度的影響。有時(shí)候儀器還會(huì)有誤差，只有通過(guò)定期檢查才能發(fā)現(xiàn)儀器的問(wèn)題，同時(shí)能保證測(cè)量結(jié)果的精度。

周立功致遠(yuǎn)電子作為國(guó)內(nèi)電子測(cè)量?jī)x器的領(lǐng)導(dǎo)型企業(yè)，擁有一套獨(dú)立完善的儀器校準(zhǔn)測(cè)試體系，可對(duì)各類儀器進(jìn)行出廠、后期使用時(shí)進(jìn)行有效可靠的校準(zhǔn)。下面就以功率分析儀為例來(lái)揭開(kāi)致遠(yuǎn)電子儀器校準(zhǔn)測(cè)試體系的面紗。

校準(zhǔn)工具

我們都知道，要想制作出高精度的機(jī)械零部件就需要使用精度更高的工作母機(jī)。電子測(cè)量?jī)x器亦是如此，為了校準(zhǔn)萬(wàn)分之二精度的PA6000功率分析儀我們選擇業(yè)界最高精尖的福祿克校準(zhǔn)儀以及安捷倫八位半數(shù)字多用表。如圖 1所示

Aglient3458A：世界公認(rèn)的高性能數(shù)字萬(wàn)用表標(biāo)桿，具有八位半極高的精度和高速數(shù)字轉(zhuǎn)換能力，可提供校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室精度水平的測(cè)量和快速的測(cè)試系統(tǒng)吞吐量。

Fluke6105A：高性能電能功率標(biāo)準(zhǔn)源能夠復(fù)現(xiàn)電力波形、失真事件及諸如諧波失真、調(diào)制諧波、間諧波、閃變和驟升驟降等電學(xué)現(xiàn)象，并且如果需要這些現(xiàn)象可以同時(shí)發(fā)生。通過(guò)此校準(zhǔn)儀器對(duì)功率分析儀的各項(xiàng)測(cè)試功能進(jìn)行校準(zhǔn)。

Fluke5720A ：多功能高精度校準(zhǔn)器已經(jīng)在全世界范圍作是校準(zhǔn)器的標(biāo)準(zhǔn)，夠提供覆蓋校準(zhǔn)五位半至七位半位數(shù)字多用表的準(zhǔn)確度，夠校準(zhǔn)PA6000萬(wàn)分之二的精度。全世界正在使用的Fluke 5700A校準(zhǔn)器已達(dá)數(shù)千臺(tái)。

Fluke5520A：多產(chǎn)品校準(zhǔn)器可直接輸出電壓和電流，可輸出各種電壓、電流波形，同時(shí)輸出電壓、電流或者雙路電壓，實(shí)現(xiàn)相位控制，用來(lái)模擬直流和交流功率?？梢孕?zhǔn)PA6000的電壓、電流、相位精度。

圖 1 周立功致遠(yuǎn)電子校準(zhǔn)儀器

校準(zhǔn)流程

在擁有全套的高精度校準(zhǔn)設(shè)備后，還需要規(guī)范專業(yè)的校準(zhǔn)流程才能對(duì)高精度電子儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，將校準(zhǔn)設(shè)備的利用率最大化。眾所周知功率分析儀是一種高帶寬、高精度的測(cè)量?jī)x器，能夠?qū)﹄妷?、電流和功率參?shù)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。為了保證功率分析儀測(cè)量準(zhǔn)確性，需要使用高精度標(biāo)準(zhǔn)源和測(cè)量?jī)x器對(duì)其進(jìn)行完善的校準(zhǔn)，涵蓋直流電壓、直流電流、交流電壓、交流電流以及功率信號(hào)的計(jì)量檢測(cè)。

如圖 2所示，使用標(biāo)準(zhǔn)源輸出標(biāo)準(zhǔn)的直流電壓、直流電流、交流電壓、交流電流。與之相連的是被測(cè)功率分析儀的功率板卡，同時(shí)掛接交直流轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)和高精度數(shù)字萬(wàn)用表進(jìn)行比對(duì)。其中高精度數(shù)字萬(wàn)用表可以直接校準(zhǔn)直流信號(hào)，交流信號(hào)則通過(guò)Fluke 792A交直轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)同樣適用高精度數(shù)字萬(wàn)用表進(jìn)行校準(zhǔn)。以此保證功率分析儀的測(cè)量精度。

圖 2 功率分析儀校準(zhǔn)示意圖

校準(zhǔn)周期

耳機(jī)發(fā)燒友都知道，新買的耳機(jī)都需要一個(gè)煲機(jī)的過(guò)程，即有些元器件例如晶體管、集成電路、電容全新的時(shí)候電氣參數(shù)不穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后才能逐漸穩(wěn)定。對(duì)于電子測(cè)量?jī)x器同樣如此，出廠時(shí)校準(zhǔn)后的技術(shù)指標(biāo)，由于溫度和時(shí)間漂移等因素的影響會(huì)有所降低。為了保證儀器的長(zhǎng)期穩(wěn)定，我們需要周期性校準(zhǔn)。

1、初始精度

機(jī)器生產(chǎn)、老化完成后，測(cè)量值和標(biāo)準(zhǔn)源的值會(huì)相差很多，所有需要校準(zhǔn)，將儀器的顯示值通過(guò)校準(zhǔn)運(yùn)算達(dá)到和標(biāo)準(zhǔn)源一樣的值。校準(zhǔn)之前為什么會(huì)出現(xiàn)偏差，因?yàn)槲覀冊(cè)O(shè)計(jì)的放大倍數(shù)，參考電壓等并不是理論值，存在初始偏差的，所以需要校準(zhǔn)。

2、時(shí)間漂移

大多數(shù)電子儀器，包括靜電計(jì)、皮安表、納伏表、數(shù)字多用表、SMU 和數(shù)字源表儀器的準(zhǔn)確度和其它參數(shù)，在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)無(wú)論設(shè)備是否工作，都會(huì)變化。由于這種變化，儀器的技術(shù)指標(biāo)通常都指明一個(gè)時(shí)間間隔。超過(guò)這個(gè)時(shí)間間隔就不能保證儀器的準(zhǔn)確度。這個(gè)時(shí)間間隔在儀器的技術(shù)指標(biāo)中給出，通常為90天或1年。

如圖 3所示，隨著時(shí)間的偏移，元件參數(shù)特性與理論值逐漸產(chǎn)生偏差，時(shí)間越久與理論之偏差越趨于穩(wěn)定。校準(zhǔn)儀器知名廠家Fluke說(shuō)過(guò)他們實(shí)驗(yàn)室里面的使用十年的校準(zhǔn)儀指標(biāo)非常好，如果出售價(jià)格比剛剛生產(chǎn)的貴出幾乃至幾十倍，但是一般是不賣的?？梢?jiàn)電子儀器越使用精度越趨于穩(wěn)定，校準(zhǔn)周期可以越長(zhǎng)。

3 元件參數(shù)時(shí)間漂移