三次平衡雙電橋檢定規(guī)程

JJG487—19871三次平衡雙電橋檢定規(guī)程本規(guī)程適用于新生產(chǎn)、使用中和修理后的三次平衡雙電橋的檢定。本規(guī)程不適用于普通雙電橋的檢定。三次平衡雙電橋是用于精密比較10-3~102Ω范圍內(nèi)同標稱值標準電阻的儀器。通過電橋的三次平衡調節(jié),可以有效地消除標準電阻的電位引線電阻、連接導線電阻和端鈕接觸處的過渡電阻等對測量小電阻的影響,達到高精度標準電阻的比較。三次平衡雙電橋的原理線路如圖1所示。圖1三次平衡雙電橋原理線路圖RA(RC)———外(內(nèi))比較臂電阻;RB(RD)—外(內(nèi))比例臂電阻;ra(rc)—外(內(nèi))比較臂輔助平衡電阻;rb(rd)—外(內(nèi))比例臂輔助平衡電阻;Rx,RT—被檢臂和輔助臂電阻;K1,K2—內(nèi)、外跨線短路開關;K3—電源電流換向開關;G—檢流計;Rh—電源電路內(nèi)調節(jié)電阻;B,A—直流電源和電流表三次平衡雙電橋比較標準電阻的過程如下。2在所有情況下,橋臂參數(shù)的選擇都應滿足下列條件:將被檢標準電阻用替代法輪流地接到被檢臂Rx中,按下列步驟進行電橋的平衡*:第一次平衡:閉合K1,斷開K2,接通K3,調節(jié)RA(RC)使電橋平衡。第二次平衡:閉合K1和K2,調節(jié)ra或rb使電橋平衡。第三次平衡:斷開K1和K2,調節(jié)rc或rd使電橋平衡。重復一、二、三次平衡步驟,直至完全三次平衡為止,得到如下等式:RxRT(1)式(1)是三次平衡雙電橋測量標準電阻的基本計算公式,它具有與單電橋測量電阻完全一樣的形式。同標稱值標準電阻的高精度比較,一般不采用電橋直接法測量電阻,而是采用能夠消除電橋系統(tǒng)誤差的替代法,這樣被檢電阻Rxt的實際值按下式計算:1式中Rxt,RNt———被檢的為t1和t2)12Ax,AN—被檢的和標準的標準電阻分別在電橋平衡時,RA臂上的相對讀數(shù);RAH—RA臂電阻的標稱值。1外觀及標志1.1三次平衡雙電橋的銘牌或外殼上應標明:1.1.1產(chǎn)品名稱、型號和出廠編號;1.1.2制造單位或商標;1.1.3有效量程和等級指數(shù);1.1.4標準溫度和標稱使用溫度范圍;1.1.5試驗電壓;1.1.6使用位置(無位置符號表示該電橋可在任意位置使用)。1.2三次平衡雙電橋面板上的開關和接線柱端鈕應標明功能和符號。2三次平衡雙電橋的等級指數(shù)、標準溫度和相對濕度范圍,標稱使用溫度和相對濕度范圍應符合表1的規(guī)定。3三次平衡雙電橋在標稱使用溫度和相對濕度范圍內(nèi),由標準條件到標稱使用條件引起的允許變差不應超過表1的規(guī)定。*電橋平衡系指電流正反向時,檢流計處在同一標尺位置,即虛零位法,下同。3表1等級指數(shù)標準條件標稱使用條件及允許變差*%ppm(×10-6)科學標記法溫度/℃相對濕度/(%)溫度/℃允許變差相對濕度/(%)允許變差0.000050.55×10-720±0.0240~6020±0.05100%25~7520%0.000111×10-620±0.540~6020±1100%25~7520%0.000222×10-620±140~6020±2100%25~7520%*允許變差以等級指數(shù)的百分數(shù)表示。0.01%或比較臂與比例臂電阻的實際比值不應超過0.02%。5三次平衡雙電橋(用替代法測量時)外比較臂測量盤的線性極限誤差即最大算術值線性誤差與最小算術值線性誤差之差不應超過相應等級指數(shù)。6三次平衡雙電橋各調節(jié)盤電阻的調節(jié)范圍應滿足表2的規(guī)定:表2(Ω)等級指數(shù)%RA(RC)ra(rc)rb(rd)0.00005×10-1~×10-5×10-2~×10-6×10-1~×10-30.0001×10-1~×10-4×10-2~×10-5×10-1~×10-20.0002×10-1~×10-4×10-3~×10-5×10-1~×10-37三次平衡雙電橋各輔助平衡調節(jié)盤的電阻應保證以最小步進值連續(xù)可調。8在標稱使用條件下,三次平衡雙電橋的線路和與線路無電氣連接的任意導電部件之間的絕緣電阻不應小于100MΩ。9三次平衡雙電橋的線路與外殼或與線路無電氣連接的任意導電部件之間應能承受頻率為45~65Hz的實際正弦交流電壓500(1±10%)V(具有控溫裝置的三次平衡雙電橋,試驗電壓為1500V),歷時1min的耐壓試驗,應無擊穿或無飛弧現(xiàn)象。10檢定三次平衡雙電橋基本誤差時,標準溫度和相對濕度應符合表1的規(guī)定。對具有自動控溫裝置的三次平衡雙電橋,其溫度的控制應符合生產(chǎn)廠的規(guī)定。11三次平衡雙電橋絕緣電阻的測量和電壓的試驗,應在表1所規(guī)定的標稱使用溫度和相對濕度范圍內(nèi)進行。12檢定三次平衡雙電橋基本誤差的總不確定度不應超過被檢電橋相應等級指數(shù)的1/3。JJG487—1987412.1檢定裝置中,標定測量盤電阻所用的標準電阻引起的誤差不應超過被檢電橋相應等級指數(shù)的1/10。12.2檢定裝置中,測量儀器引起的誤差不應超過被檢電橋相應等級指數(shù)的1/10。12.3檢定裝置中,檢流計靈敏度不夠引起的誤差不應超過被檢電橋相應等級指數(shù)的1/10。12.4檢定裝置中,其它原因(包括開關的熱電勢變差、接觸電阻變差、絕緣不良引起的漏電、靜電感應和環(huán)境條件等)引起的誤差不應超過被檢電橋相應等級指數(shù)的1/10。13測量比較臂和比例臂電阻的實際值或比值的不確定度應小于1×10-5。14測量絕緣電阻的儀器,測量誤差應小于30%。15電壓試驗所用的高壓試驗臺應有足夠的輸出容量(應大于0.25kVA)和電壓連續(xù)可16三次平衡雙電橋的檢定項目,應按表3的規(guī)定進行。表3檢定類型檢定項目出廠時修理后周期檢定外觀及線路+++絕緣電阻++-電壓試驗++-測量盤線性誤差+++比較臂和比例臂電阻++-輔助調節(jié)盤連續(xù)性++-注:“+”表示應檢定,“-”表示不檢定。17外觀檢查檢查三次平衡雙電橋銘牌或外殼上的標志應符合技術要求。對新生產(chǎn)的三次平衡雙電橋,要求完好無損。對使用中的或修理后的三次平衡雙電橋,如發(fā)現(xiàn)有嚴重影響電橋的計量性能的欠缺時,應在修復后再進行檢定。18線路檢查用萬用表的歐姆擋檢查三次平衡雙電橋線路,如發(fā)現(xiàn)有不正常時,應查明原因,修復后再進行檢定。JJG487—1987519絕緣電阻的測量用高阻計或絕緣電阻測量儀進行測量,如發(fā)現(xiàn)絕緣電阻不能滿足要求時,應查明原因,修復后再進行檢定。20電壓的試驗在高壓試驗臺上進行,試驗電壓以100V/s的速度平穩(wěn)地上升至所規(guī)定的試驗電壓,歷時1min的耐壓試驗,無擊穿或無飛弧現(xiàn)象為合格,否則為不合格。然后將電壓平穩(wěn)地降到零。21比較臂和比例臂電阻實際值的測量用電橋法或電位差計補償法進行同標稱值電阻的測量或用被檢三次平衡雙電橋的被檢臂電阻與輔助臂電阻交換位置進行比較臂與比例臂電阻比值的測量。22輔助調節(jié)盤電阻連續(xù)性的檢查選兩只1Ω標準電阻,一個接在被檢端,另一個接在輔助臂,選擇合適的檢流計靈敏度逐個檢查輔助平衡調節(jié)盤電阻的連續(xù)性。23測量盤線性度誤差的檢定根據(jù)三次平衡雙電橋測量盤的結構特點和等級指數(shù),按表4的規(guī)定選擇檢定方法。表4等級指數(shù)/(%)檢定方法0.00005按元件檢定法0.0001按元件檢定法或十進盤替代法0.0002十進盤替代法或整體檢定法23.1按元件檢定法三次平衡雙電橋的測量盤是采用十進分路式微調盤結構。電阻元件多數(shù)是由非十進電阻值組成,每個元件設有電位端,可以按元件測量微調盤的分路電阻,通過并聯(lián)電阻公式計算,求出每盤步進電阻值及其誤差。這種方法測量精度高,適用于0.00005、0.0001級三次平衡雙電橋測量盤的檢定。23.1.1用直流電流比較儀式電位差計(簡稱電流比較儀電位差計)進行三次平衡雙電橋測量盤分路電阻的按元件檢定。原理線路如圖2所示。電流比較儀電位差計法測量非十進電阻具有準確度高、測量迅速、使用方便等特點,非常適合于微調盤分路電阻的測量。測量過程:(1)按圖2接好線路,根據(jù)被測電阻選擇與其相近的標準電阻RN和相應的標準電阻等級指數(shù)。(2)用×0.1量程,按標準電阻RN的實際值放置電流比較儀電位差計的測量盤示值,將換接開關K置向標準,調節(jié)分流電阻RS,使其電流比較儀電位差計平衡。(3)將換接開關K置向被測,分別測量微調盤的分路電阻,電流比較儀電位差計JJG487—19876圖2用電流比較儀電位差計測量分路電阻原理線路圖RS—分流電阻;RN—標準電阻;K—換接開關;G—檢流計;r0,r1,…,r10———分路電阻;R01,R02,…———主分路電阻上的平衡示值即為被測分路電阻的實際值。(4)根據(jù)測得的分路電阻實際值,按并聯(lián)電阻計算公式計算等效電阻值、步進電阻值和步進值的誤差。23.1.2用萬能比例臂電橋進行測量盤分路電阻的按元件檢定。原理線路如圖3所示。用萬能比例臂電橋測量分路電阻必須按四端電阻接法進行測量,也可以將十個分路電阻元件串接在萬能比例臂電橋的被測端,分別測出每個電阻元件電位端在萬能比例臂電橋上的兩個平衡讀數(shù),記作R1和R2;標準電阻RN電位端上的兩個平衡讀數(shù),記作R3和R4。按下式進行被測電阻值的計算:Rx=--RN(3)式中,Rx,RN分別為被測電阻和標準電阻的實際值。23.2十進盤替代法如果測量盤分路電阻不設有電位端時,按元件檢定法已不適用,必須采用十進盤替代法進行檢定。23.2.1十進盤替代法原理基本原理是用后一盤的十個步進值電阻同前一盤的每一個步進值電阻在電橋裝置上作替代比較,最后一個十進盤的每一個步進值電阻由檢流計的偏格來確定。只需對其中一個十進盤的電阻值進行電阻標定,整個十進盤電阻步進值的實際電阻值就可以通過計算得到。JJG487—19877圖3用萬能比例臂電橋測量分路電阻的原理線路圖Rx—被測電阻;RN—標準電阻;B—電源;K—電源電流換向開關;G—檢流計23.2.2十進盤替代法檢定線路用QJ-25型直讀比例臂微調電阻箱當作被測電阻,進行三次平衡雙電橋測量盤線性度誤差的檢定,其原理線路如圖4所示。23.2.3測量過程圖4三次平衡雙電橋測量盤線性度誤差的檢定原理線路圖Rx—QJ25型直讀比例臂微調電阻箱(簡稱QJ25);RN—標定用標準電阻;K4—換接開關JJG487—19878(1)測量盤線性度的檢定步驟(a)選擇Rx和RT的標稱電阻值為100Ω,按圖4接好線路,RA和QJ25全部示值置零,K4置1,閉合K1。(b)閉合K2,調節(jié)ra或rb使電橋平衡。(c)斷開K2,調節(jié)QJ25使電橋平衡。(d)重復(b)和(c)步驟,直至完全平衡為止。(e)將RA第一盤置于1,末盤置于5,其余盤置于零,QJ25與RA第一盤對應盤置于1,其余盤不動,調節(jié)RA末盤使電橋平衡,記錄RA末盤的示值為a。(f)QJ25保持不變,RA第一盤示值退回到零,第二盤示值由零進到10,調節(jié)RA末盤使電橋平衡,記錄RA末盤的示值為b。步驟(e)和(f)實現(xiàn)了RA第一盤第1個步進電阻值R與第二盤十個步進電阻值R的比較,其差值Δ為:Δ=R-R=b-a或R=R+Δ(g)將RA第一盤進到2,第二盤退回到零,QJ25與RA第一盤對應盤也進到2,其余盤不動,調節(jié)RA末盤使電橋平衡,記錄RA末盤的示值為a。(h)QJ25保持不變,RA第一盤示值退回到1,第二盤示值由零進到10,調節(jié)RA末盤,使電橋平衡,記錄RA末盤的示值為b。步驟(g)和(h)實現(xiàn)了RA第一盤第2個步進電阻值R與第二盤十個步進電阻值R的比較,其差值Δ為:Δ=R-R=b-a或R=R+Δ依此類同,可得到:Δ=R-R=b-a或R=R+Δ(4)式中Δ—第一盤第i個步進電阻值與第二盤十個步進電阻值的差值;R—第一盤第i個步進電阻值;R第二盤十個步進電阻值。1同理,對于其他盤有:Δ=R-R+1=b-a或R=R+1+Δ(5)式中Δ—第j盤第i個步進電阻值與第j+1盤十個步進電阻值的差值;R—第j盤第i個步進電阻值;10R+1—第j+1盤十個步進電阻值RJJG487—19879(i)RA的最后一盤可采用檢流計偏格法進行檢定,即變化RA最后一盤的全部示值,使其檢流計偏轉100格,記錄每一步進電阻值變化時檢流計的偏轉格數(shù)αi,末盤每一步進電阻值R為:iRαiiRαi式中R—末盤第i個步進電阻值;R末盤十個步進電阻值。1(2)測量盤電阻的標定公式假定R為已知,各測量盤步進電阻的累加值分別為:R=iR+Δi1010i∑R1111∑i1010i∑R1111RR-Δ)-Δ+ΔRR-Δ)-Δ-Δ+Δ如果第五盤為末盤,則有:1=100×Rαi「11=100×-Δ-Δ也可以假定其他一個測量盤十個步進電阻值為已知,則有另外一些公式表示,算結果應該是一致的。(3)測量盤電阻的標定方法(6)(7)(8)(9)(10)(11)而計測量盤線性度檢定完成后,應該對測量盤電阻進行標定,即對假定R的已知電阻進行求值。標定方法是用已知的標準電阻作為標定電阻串聯(lián)在被測電阻Rx上,用圖4線路進行接線和測量。Rx的增量必定是RA的增量,由此標定出測量盤第二盤十個步進電阻值。(a)標定電阻的選擇原則對測量盤第二盤十個步進電阻值進行標定要選擇與它相對應的變化阻值,如RA第二盤步進電阻值為×10-2Ω,則應選擇標定電阻RN為0.1Ω的0.01級標準電阻。為在電橋平衡時能對應第二盤十個步進電阻值的變化,還應選擇RN的實際電阻值JJG487—198710為大于標稱值的標準電阻。(b)測量步驟i當測量盤線性度檢定完成后,將RA和QJ25的全部示值置于零,其中RA末盤置于5,調節(jié)QJ25使電橋平衡。ii閉合K2,調節(jié)ra使電橋平衡。iii斷開K2,調節(jié)RA末盤重新使電橋平衡,記錄電橋RA末盤的平衡示值為A。ivK4置于2,RA的第二盤進到10,其余盤的示值不變,重復步驟ii和iii,記錄電橋RA末盤的平衡示值為B。v按下式計算R的電阻實際值:R=RN+A-B(12)23.3整體檢定法用電流比較儀電橋準確度高、穩(wěn)定性好的特點,直接檢定測量盤的線性度誤差,其原理線路如圖5所示。圖5電流比較儀電橋檢定測量盤線性度誤差的原理線路圖RA—外比較臂測量盤電阻;ra—外比較臂輔助平衡調節(jié)盤電阻;RN—二等標準電阻;G—檢流計測量步驟:(a)選取RN和RA標稱值為100Ω的電阻,按圖5接好線路。(b)測量RA+ra的起始電阻;將RA和ra的全部示值置于零,RN的相對偏差置于電流比較儀電橋的偏差盤RS上,調節(jié)Rx/RS盤使電橋平衡,記錄電橋Rx/RS盤上的平衡示值為R。(c)逐盤逐擋進行RA的