一种15A以内直流稳压电源检定标准装置的研究

张婷　张文博　刘意

摘要：为满足15A以内直流稳压电源的检定需要，设计该标准装置。文章介绍了新建标准装置的结构和工作原理、技术特点等。对测量不确定度、重复性、稳定性进行实验验证。

关键词：直流稳压电源;标准装置;测量不确定度;重复性;稳定性

中图分类号： TP311        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）01-0244-03

Abstract： To meet the need for DC regulated voltage power supply verification， established the standard device.This paper introduces the new structure，working principle， main technical characteristics of the standard device，and provides experiments to verify the uncertainty and repeatability and stability of the standard device .

Key words： DC regulated voltage power supply; standard device; uncertainty;stability; repeatability

《计量法》规定，企事业单位有实际需要，即可自行决定建立相适应的计量标准，其建立的各项最高计量标准，都要依法考核合格，才有资格进行量值传递。依据JJG（军工） 77—2015《直流稳压电源检定规程》，本文设计了一套能完成15A以内直流稳压电源检定工作的计量标准装置，并对该计量标准装置可测量的直流电压、直流电流、纹波电压三个参数的测量不确定度、重复性、稳定性进行分析，以直流电压参数为例，进行相关实验、计算。

1 15A以内直流稳压电源检定标准装置结构及工作原理

根据JJG（军工） 77—2015《直流稳压电源检定规程》规定，对一台直流稳压电源的检定包括直流电压示值、直流电流示值、纹波电压、负载调整率、电源电压调整率等多个项目。该套检定装置设计使用FLUKE公司的8508A八位半高精度标准数字多用表作为主标准器，其最高可测量电流为20A，符合使用要求。配套设备为泰克的TDS3052示波器和Chroma的电子负载以及调压器、连接线。

该套装置的工作原理是将被检电源加电预热，完后分别按被检项目的要求与8508A数字多用表、电子负载、TDS3052示波器和调压器进行正确的连接，用直接测量法进行检测，从8508A数字多用表上直接读出直流电压、电流的数值，从TDS3052示波器上读出纹波电压的数值。负载调整率、电源电压调整率由计算后得出。有关工作原理图如下图1、图2。

2 主要技术特点

2.1 测量不确定度评定

本检定装置需对直流电压、直流电流、纹波电压三个参数分别进行测量不确定度的评定。评定时应考虑由重复性测量三个参数所引入的不确定度分量、由上级标准引入的不确定度、由标准器8508A数字多用表和TDS3052示波器引入的不确定度分量以及由8508A和TDS3052的分辨力引入的不确定度分量。当重复性引入的不确定度分量大于分辨力引入的不确定度分量时，可以不考虑分辨力所引入的不确定度分量，反之则应该用分辨力引入的不确定度分量代替重复性分量。

2.1.1 直流电压测量不确定度评定

实验：

选取安捷伦公司的N6705B型号某电源，评定该检定装置测量不确定度范围的上限，评定过程如下。

2.2 重复性考核

在JJF1033-2016《计量标准考核规范》中，用"检定或校准结果的重复性"代替了原规范的"计量标准的重复性"，进一步明确了检定或校准结果的重复性试验方法要求，使用重复性测量条件下所得检定或校准结果的分散性定量地表示。检定结果的重复性用观测值平均值的实验标准偏差[snx]表征，并且其应小于计量标准的合成标准不确定度的三分之二。以直流电压参数为例进行实验。

实验：

取安捷伦公司的N6705B型号某电源的直流电压10V点作为典型点，用该装置在短时间内用测量标准重复观测10次，得到10个观测值，测量结果如表1。

2.3 稳定性考核

计量标准稳定性是计量标准保持其计量特性随时间恒定的能力。依据JJF（军工）5-2014《国防军工计量标准器具考核规范》国防军工计量标准器具考核规范主标准器和配套设备应当正常运行半年以上，并考查计量标准器具的重复性及稳定性;应對计量标准能测量的每种参数进行稳定性考核。计量标准的稳定性用实验标准偏差[snx]定量表征，计量标准的稳定性应小于标准合成不确定度。按公式 [sm=i=1m[（Xn）i-Xm]2/（m-1）]计算。以直流电压参数为例进行实验。

实验：

选取安捷伦公司的N6705B型号某电源的直流电压10V点作为典型点，每隔1个月观一次数，测量结果如表2。

2019.1.22[（Xn）1=10.0015]V

2019.2.22 [（Xn）2=10.0015]V

2019.3.22 [（Xn）3=10.0015]V

2019.4.22 [（Xn）4=10.0015]V

2019.5.22 [（Xn）5=10.0015]V

2019.6.21 [（Xn）6=10.0014]V

[Xm=10.0015]V

[sm=i=1m[（Xn）i-Xm]2/（m-1）  ][=7.0×10-5]V

已知标准合成不确定度[uc=9.3×10-5]V， [sm]<[uc]，则该装置的稳定性达标。

3 总结

本文设计了一种用于检定15A以内直流稳压电源的标准装置，并对其测量不确定度、重复性、稳定性进行实验、考核，在相关工作中具有实际的参考价值。

参考文献

[1] JJG（军工） 77—2015《直流稳压电源检定规程》

[2] JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》

[3] JJF（军工）5—2014《国防军工计量标准器具考核规范》

[4] JJF1033-2016《计量标准考核规范》

[5] JJF（军工）3—2012《国防军工计量标准器具技术报告编写要求》

【通联编辑：唐一东】