JJF 1906-2021 恒定磁場線圈校準(zhǔn)規(guī)范

中華人民共和國國家計量技術(shù)規(guī)范1恒定磁場線圈校準(zhǔn)規(guī)范ts3發(fā)布 3實施國家市場監(jiān)督管理總局 發(fā)布1恒定磁場線圈校準(zhǔn)規(guī)范rts

1歸 口 單 位:全國電磁計量技術(shù)委員主要起草單位:浙江省計量科學(xué)研究院國防科技工業(yè)弱磁一級計量站參加起草單位:湖南省永逸科技有限公司本規(guī)范委托全國電磁計量技術(shù)委員會負(fù)責(zé)解釋本規(guī)范主要起草人:虞志書浙江省計量科學(xué)研究院)程華富國防科技工業(yè)弱磁一級計量站)言 敬浙江省計量科學(xué)研究院)參加起草人:李 享國防科技工業(yè)弱磁一級計量站)李 建浙江省計量科學(xué)研究院)趙文純國防科技工業(yè)弱磁一級計量站)朱永紅湖南省永逸科技有限公司)目 錄引言………………………

Ⅱ)1范圍……………………2引用文件………………3術(shù)語……………………4概述……………………5計量特性………………

1)1)1)1)2)線圈常數(shù)KB磁場均勻度

……………………………

2)2)6校準(zhǔn)條件………………1環(huán)境條件……………2測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備………………7校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法…………………1校準(zhǔn)項目……………2校準(zhǔn)方法……………8校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)…………9復(fù)校時間間隔…………

2)2)2)3)3)3)6)7)附錄A 線圈常數(shù)的不確定度評定示例………………

8)附錄B 校準(zhǔn)原始記錄內(nèi)頁格式………

)附錄C 校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式……………

)Ⅰ引 言1國家計量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則F1通用計量術(shù)語及定義》和1測量不確定度評定與表示》共同構(gòu)成支撐本規(guī)范制定工作的基礎(chǔ)性系列規(guī)范。本規(guī)范為首次發(fā)布。Ⅱ恒定磁場線圈校準(zhǔn)規(guī)范范圍本規(guī)范適用于線圈常數(shù)為5A的恒定磁場線圈的校準(zhǔn)。引用文件本規(guī)范引用了下列文件:3磁學(xué)計量常用名詞術(shù)語及定義凡是注日期的引用文件僅注日期的版本適用于本規(guī)范凡是不注日期的引用文件,其最新版本包括所有的修改單適用于本規(guī)范。術(shù)語3界定的及以下術(shù)語和定義適用于本規(guī)范。磁場線圈 l以繞組中通電流的形式復(fù)現(xiàn)磁場的線圈。磁場均勻度 d在給定區(qū)域內(nèi),磁場線圈通電流后各點產(chǎn)生磁場的均勻程度,常用不同點線圈常數(shù)的均勻程度表示。磁場均勻區(qū)d磁場線圈通電流后各點產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度與中心點的相對差值不超過給定量值范圍的一個區(qū)域。概述磁場線圈是用于復(fù)現(xiàn)磁場的磁學(xué)量具,主要用于磁學(xué)計量和磁參量檢測等領(lǐng)域。磁場線圈按結(jié)構(gòu)可分為螺線管線圈、亥姆霍茲線圈、麥克斯韋線圈、巴克爾線圈等;按復(fù)現(xiàn)磁場維度可分為單軸線圈、兩軸線圈、三軸線圈。當(dāng)磁場線圈的繞組中通電流時磁場的磁感石強(qiáng)度與線圈常數(shù)、電流的關(guān)系如公式所示:式中:

BI )B磁場線圈中心處磁感應(yīng)強(qiáng)度;B磁場線圈的線圈常數(shù);磁場線圈繞組中的電流。1計量特性線圈常數(shù)KB最大允許誤差:±20。磁場均勻度Δ在給定的磁場均勻區(qū)內(nèi),校準(zhǔn)條件環(huán)境條件環(huán)境溫度

非均勻性

10。, 。校準(zhǔn)不同最大允許誤差的磁場線圈時 環(huán)境溫度要求見表1表1環(huán)境溫度要求最大允許誤差溫度范圍±25)℃±15)℃±10)℃相對濕度相對濕度不超過0。干擾磁場 :0z以下的最大干擾磁場 最大干擾磁場與校準(zhǔn)點的磁感應(yīng)強(qiáng)度之比不超過被校磁場線圈最大允許誤差的十分之一。測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備校準(zhǔn)用設(shè)備應(yīng)經(jīng)過計量技術(shù)機(jī)構(gòu)檢定或校準(zhǔn),

滿足校準(zhǔn)使用要求,

并在有效期內(nèi)。標(biāo)準(zhǔn)磁強(qiáng)計包括質(zhì)子磁強(qiáng)計、核磁共振磁強(qiáng)計、磁通門磁強(qiáng)計、霍爾磁強(qiáng)計等。磁場標(biāo)量法的計量標(biāo)準(zhǔn)器選用質(zhì)子磁強(qiáng)計或核磁共振磁強(qiáng)計;磁場矢量法的計量標(biāo)準(zhǔn)器選用磁通門磁強(qiáng)計或霍爾磁強(qiáng)計;標(biāo)準(zhǔn)線圈法的計量標(biāo)準(zhǔn)器為標(biāo)準(zhǔn)磁場線圈。其他設(shè)備包括恒流源、電流測試儀、指零矢量磁強(qiáng)計以下簡稱指零磁強(qiáng)計、直尺。標(biāo)準(zhǔn)磁強(qiáng)計最大允許誤差:不超過被校磁場線圈最大允許誤差的三分之一;探頭尺寸:不超過被校磁場線圈磁場均勻區(qū)的三分之一。標(biāo)準(zhǔn)磁場線圈線圈常數(shù)最大允許誤差:不超過被校磁場線圈最大允許誤差的三分之一;磁場均勻區(qū):不小于被校磁場線圈磁場均勻區(qū)的2倍。指零磁強(qiáng)計磁場分辨力:;25n零點漂移:。恒流源電流范圍:可輸出磁場線圈復(fù)現(xiàn)校準(zhǔn)點所需的工作電流;短期穩(wěn)定性5n電流漂移不超過被校磁場線圈最大允許誤差的五分之一。電流測試儀電流測量范圍:可測量磁場線圈復(fù)現(xiàn)校準(zhǔn)點的工作電流;最大允許誤差:不超過被校磁場線圈最大允許誤差的五分之一。直尺測量范圍:不小于被校磁場線圈的磁場均勻區(qū);最大允許誤差:1。校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法校準(zhǔn)項目線圈常數(shù);磁場均勻度。校準(zhǔn)方法線圈常數(shù)校準(zhǔn)方法及標(biāo)準(zhǔn)器的選擇按表2選擇校準(zhǔn)方法及標(biāo)準(zhǔn)器表2校準(zhǔn)方法及標(biāo)準(zhǔn)器校準(zhǔn)方法校準(zhǔn)點磁感應(yīng)強(qiáng)度/mT最大允許誤差標(biāo)準(zhǔn)器磁場矢量法2±10)磁通門磁強(qiáng)計0±50)霍爾磁強(qiáng)計0±50)霍爾磁強(qiáng)計磁場標(biāo)量法1±20)質(zhì)子磁強(qiáng)計0±20)核磁共振磁強(qiáng)計標(biāo)準(zhǔn)線圈法—±10)標(biāo)準(zhǔn)磁場線圈磁場矢量法校準(zhǔn)點一般選擇在磁場線圈最大磁場的0以上。將被校磁場線圈的磁軸垂直地磁場的方向放置,標(biāo)準(zhǔn)磁強(qiáng)計探頭放置在被校磁場線圈磁場均勻區(qū)中心,按圖1所示連接儀器。圖1磁場標(biāo)量法示意圖3根據(jù)磁場校準(zhǔn)點選擇恒流源的輸出電流,記錄恒流源輸出電流。調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)磁強(qiáng)計探頭方向,使其示值最大,記錄示值。將恒流源輸出電流反向,記錄恒流源輸出電流和標(biāo)準(zhǔn)磁強(qiáng)計的示值。1- 按公式)1- 式中:

B BKK

)Kx被校準(zhǔn)磁場線圈的線圈常數(shù);+正向輸出電流;-反向輸出電流;1恒流源輸出電流+時標(biāo)準(zhǔn)磁強(qiáng)計的讀數(shù);2恒流源輸出電流-時標(biāo)準(zhǔn)磁強(qiáng)計的讀數(shù)。磁場標(biāo)量法校準(zhǔn)點一般選擇在磁場線圈最大磁場的0以上;對于復(fù)現(xiàn)0T以上的磁場線圈,校準(zhǔn)點為;復(fù)現(xiàn)磁場大于0T的磁場線圈,校準(zhǔn)點為0T或線圈的最大工作磁場的0以上。將被校磁場線圈的磁軸垂直地磁場的方向放置,將標(biāo)準(zhǔn)磁強(qiáng)計探頭放置在被校磁場線圈磁場均勻區(qū)中心。按圖1所示連接儀器,由恒流源給被校磁場線圈供電。根據(jù)磁場校準(zhǔn)點選擇恒流源的輸出電流。標(biāo)準(zhǔn)磁強(qiáng)計為質(zhì)子磁強(qiáng)計時,記錄恒流源未輸出電流時的背景磁場示值。恒流源輸出選定的電流,記錄電流測試儀示值,標(biāo)準(zhǔn)磁強(qiáng)計的示值B。將恒流源輸出的電流大小保持不變,改變電流方向,記錄標(biāo)準(zhǔn)磁強(qiáng)計的示值B。02式中:

=x

)B+恒流源電流正向輸出時標(biāo)準(zhǔn)磁強(qiáng)計的讀數(shù);B-恒流源電流反向輸出時標(biāo)準(zhǔn)磁強(qiáng)計的讀數(shù);0恒流源未輸出電流時標(biāo)準(zhǔn)磁強(qiáng)計的讀數(shù);x電流測試儀的讀數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)磁強(qiáng)計為核磁共振磁強(qiáng)計時,按公式)計算線圈常數(shù):K -

)Bx=

x對于多軸磁場線圈,重復(fù)步驟校準(zhǔn)其他磁軸的線圈常數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)線圈法校準(zhǔn)點一般選擇在磁場線圈最大磁場的0以上。按圖2所示連接儀器,調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)磁場線圈、被校磁場線圈的位置使標(biāo)準(zhǔn)磁場線圈的磁場均勻區(qū)覆蓋被校磁場線圈的磁場均勻區(qū),并將指零磁強(qiáng)計放入被校磁場線圈工作區(qū)。4調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)磁場線圈

圖2標(biāo)準(zhǔn)線圈法示意圖被校磁場線圈、指零磁強(qiáng)計的方向,

使其中心區(qū)域重合、磁軸平行。將指零磁強(qiáng)計示值清零。根據(jù)磁場校準(zhǔn)點選擇恒流源1的輸出電流。保持恒流源1輸出電流不變改變恒流源2的輸出電流使指零磁強(qiáng)計示值為零。記錄電流測試儀1的示值1、電流測試儀2的示值+。保持恒流源1電流大小不變,改變方向調(diào)節(jié)恒流源2的輸出使指零磁強(qiáng)計示值為零,記錄電流測試儀2的示值。按公式)計算被校磁場線圈常數(shù):

1

K0 )式中:1電流測試儀1的示值

2++I2-+恒流源正向輸出時電流測試儀2的示值;-恒流源反向輸出時電流測試儀2的示值;K0標(biāo)準(zhǔn)磁場線圈的線圈常數(shù)。磁場均勻度對于圓形或方形磁場線圈,在給定的磁場均勻區(qū)內(nèi),不少于按圖3所示的7個測量點進(jìn)行測量,包括:磁場線圈的中心點O磁場線圈的磁軸與磁場均勻區(qū)邊沿的2個交點點1與磁軸正交且經(jīng)過磁場線圈中心的兩條正交線與磁場均勻區(qū)邊沿的4個交點點121。對于螺線管磁場線圈,不少于按圖4所示的5個測量點,即磁場線圈的磁軸與磁場均勻區(qū)邊沿的兩個交點之間均勻分布的5個點點1。5圖3磁場均勻區(qū)測量點圖4螺線管均勻區(qū)測量點通過直尺測量,確定每個測量點的位置。按2的校準(zhǔn)方法測量每個點的線圈常數(shù)。按公式)計算每個測量點上的線圈常數(shù)與中心點線圈常數(shù)的相對差值:式中:

i

Ki-KB0

0 )i被校磁場線圈第i點線圈常數(shù)與磁場均勻區(qū)中心點的相對差值;Ki被校磁場線圈第i點線圈常數(shù);K0被校磁場線圈磁場均勻區(qū)中心點的線圈常數(shù)。i的最大值作為磁場線圈均勻度。校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)在校準(zhǔn)證書上反映。校準(zhǔn)證書應(yīng)至少包括以下信息:標(biāo)題:校準(zhǔn)證書;實驗室名稱和地址;進(jìn)行校準(zhǔn)的地點如果與實驗室的地址不同證書的唯一性標(biāo)識如編號每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識;客戶的名稱和地址;6被校對象的描述和明確標(biāo)識;進(jìn)行校準(zhǔn)的日期,如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時,應(yīng)說明被校對象的接收日期;如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性或應(yīng)用有關(guān)時,應(yīng)對被校樣品的抽樣程序進(jìn)行說明;校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識,包括名稱及代號;本次校準(zhǔn)所用測量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明;校準(zhǔn)環(huán)境的描述;校準(zhǔn)結(jié)果及其測量不確定度的說明;對校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說明;校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報告簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識;校準(zhǔn)結(jié)果僅對被校對象有效的聲明;未經(jīng)實驗室書面批準(zhǔn),不得部分復(fù)制證書的聲明。校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式見附錄。復(fù)校時間間隔建議復(fù)校時間間隔一般不超過2個月。送校單位也可根據(jù)實際使用情況自主決定復(fù)校時間間隔。7附錄A線圈常數(shù)的不確定度評定示例以質(zhì)子磁強(qiáng)計校準(zhǔn)某最大磁場T的磁場線圈為例,校準(zhǔn)磁場為,進(jìn)行測量不確定度評定。02線圈常數(shù)的測量模型為::

KB1I可簡化為I測量不確定度主要來源測量不確定度主要來源包括:

KB=B由測量重復(fù)性引入的不確定度分量由標(biāo)準(zhǔn)磁強(qiáng)計測量磁場引入的不確定度分量B由環(huán)境干擾磁場引入的不確定度分量B由電流測量引入的不確定度分量由穩(wěn)流源的穩(wěn)定性引入的不確定度分量。標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定由測量重復(fù)性引入的不確定度分量線圈常數(shù)的測量重復(fù)性用測量結(jié)果平均值的實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差表示

,重復(fù)測量6次,測n1 Ki-KB2n-1量結(jié)果分別為0753、n1 Ki-KB2n-1()1Klr=KB

6由標(biāo)準(zhǔn)磁強(qiáng)計引入的不確定度分量使用質(zhì)子磁強(qiáng)計作為標(biāo)準(zhǔn)磁強(qiáng)計,經(jīng)校準(zhǔn),測量不確定度為T校準(zhǔn)磁場為,則:2B= 3 2由環(huán)境干擾磁場引入的不確定度分量 , ,校準(zhǔn)過程中的干擾磁場一般不超過2T,校準(zhǔn)磁場為,則:

估計其服從均勻分布

分布半寬為0 B= 2 0 8由電流測量引入的不確定度分量由八位半數(shù)字多用表和標(biāo)準(zhǔn)電阻組成電流測量系統(tǒng)6,按均勻分布考慮,則:

其最大允許誤差不超過×()6 6lI= 3 0由穩(wěn)流源的穩(wěn)定性引入的不確定度分量穩(wěn)流源經(jīng)校準(zhǔn),在0n的穩(wěn)定性為6,估計其服從均勻分布,分布半寬為6,則:()6 6lI= 3 0標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表 。各標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總見表1表1磁場線圈常數(shù)不確定度分量一覽表不確定度分量不確定度來源評定方法分布k值靈敏系數(shù)uc)測量重復(fù)性A正態(tài)116B)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)子磁強(qiáng)計磁場測量B均勻216B)干擾磁場B均勻316)電流測量B正態(tài)316)穩(wěn)流源的穩(wěn)定性B均勻316合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算各個不確定度分量獨立不相關(guān),

則相對合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:KB=BB6確定擴(kuò)展不確定度取k=2,線圈常數(shù)相對擴(kuò)展不確定度為:KBKB≈59附錄B校準(zhǔn)原始記錄內(nèi)頁格式恒定磁場線圈校準(zhǔn)原始記錄一、基本信息記錄編號:證書編號:委托方:委托方地址:器具名稱:型 號:制造廠名:器具編號:溫 度: ℃相對濕度:校準(zhǔn)員:核驗員:校準(zhǔn)日期:校準(zhǔn)地點:校準(zhǔn)前后樣品狀態(tài)描述:二、校準(zhǔn)用主要計量標(biāo)準(zhǔn)器名稱型號規(guī)格出廠編號測量范圍不確定度/準(zhǔn)確度等級或最大允許誤差證書編號有效期至三、校準(zhǔn)結(jié)果記錄線圈常數(shù)磁場矢量法測量點電流磁場線圈常數(shù)K/)相對擴(kuò)展不確定度2正向反向0磁場標(biāo)量法測量點電流磁場線圈常數(shù)K/)相對擴(kuò)展不確定度2背景磁場—正向反向標(biāo)準(zhǔn)線圈法標(biāo)準(zhǔn)磁場線圈常數(shù)T/A電流A電流A電流A線圈常數(shù)K/)相對擴(kuò)展不確定度2磁場均勻度測試點線圈常數(shù)K/)中心點線圈常數(shù)K/)磁場均勻度Δ相對擴(kuò)展不確定度21附錄C校準(zhǔn)證書內(nèi)