资料介绍
中华人民共和国工业和信息化部通信计量技术规范
JJF(通信)041-2019
多参数数据采集仪校准规范
Calibration Specification for Multi-Parameters Data Acquisition Instrument
2019-12-01发布
2019-12-01 实施
中华人民共和国工业和信息化部发布
J J F ( 通信 ) 0 4 1 - 2 0 1 9
Calibration Specification for
Multi-Parameters
Data Acquisition Instrument
归口 单位： 中国信息通信研究院
主要起草单位： 中国信息通信研究院
本规范技术条文委托起草单位负责解释
本规范主要起草人：
陈龙泉(中国信息通信研究院) 许伟(中国信息通信研究院)
王悦欣(中国信息通信研究院) 参加起草人：
张楠(中国信息通信研究院) 鲍嘉伟(中国信息通信研究院) 黄震(中国信息通信研究院)
目录
引言 II
1 范围 1
2 引用文件 1
3 概述 1
4 计量特性 1
4.1 示值误差 1
4.2 相对平均频率偏差 2
5 校准条件 3
5.1 环境条件 3
5.2 测量标准及其他设备 3
6 校准项目和校准方法 4
6.1 校准项目 4
6.2 校准方法 5
7 校准结果表达 9
8 复校时间间隔 10
附录A校准记录推荐格式 11
附录B校准证书内页推荐格式 13
附录C多参数数据采集仪不确定度评定示例 15
I
引言
本规范依据国家计量技术规范 JJF1071-2010《 国家计量校准规范编写规则》、 JJF1001-2010《通用计量术语及定义》、JF1059.1-2012《 测量不确定度评定与表示》编制。
本规范为首次制定。
II
1 范围
本规范适用于测量多路输入的温度、交流/直流电压、交流/直流电流、电阻、频率等参数的多参数数据采集仪的校准。
2引用文件
本规范引用了下列文件：
JJF 1587-2016 数字多用表校准规范
JJF 1664-2017 温度显示仪校准规范
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 概述
多参数数据采集仪主要用于进行多路输入的温度、交流/直流电压、交流/直流电流、 电阻、频率等参数的监测和采集，一般以模块化的形式封装和集成，能满足超大规模的数据采集和记录需求。
4计量特性
4.1示值误差
直流电压、直流电流、直流电阻、交流电压、交流电流、热电偶温度的示值误差均用公式(1)表示，相对示值误差均用公式(2)表示：
△=Yɴ-Yx (1)
式中：
△—示值误差;
Yx—被校数据采集仪的示值;
Yn—对应输入量标准值。
(2)
1
Y—相对示值误差。
各通道多参数测量功能的最大允许误差如下：
直流电压：±0.03%
直流电流：±0.2%
交流电压：±4%
交流电流：±4.5%
直流电阻：±1%
热电偶温度：±3℃
4.2相对平均频率偏差
相对平均频率偏差是在时间间隔(取样时间内)t 频率测量值的平均值相对标准值的偏差。用公式(3)表示：
(3)
fo: 测量频率的标准值;
f: 测量频率在时间t 内的平均频率值
相对平均频率偏差的最大允许误差：±0.1%
2
5校准条件
5.1 环境条件
5.1.1 环境温度：(23±5)℃
5.1.2相对湿度：≤80%
5.1.3 电源电压：(220±11)V; 频率：(50±1)Hz
5.1.4实验室应无影响测量结果的机械振动和电磁干扰。
5.2 测量标准及其他设备
5.2.1多功能校准源
输出交流频率上限不低于1MHz;
直流电压最大允许误差：±0.01%
直流电流最大允许误差：±0.05%
交流电压最大允许误差：±1.2%
交流电流最大允许误差：±1.5%
直流电阻最大允许误差：±0.3%
热电偶温度最大允许误差：±0.9℃
5.2.2频率计数器
最大频率偏差：1×10-⁶
5.2.3函数信号发生器
输出方波的重复频率上限不低于1MHz;
输出方波的幅度不小于1V。
3
5.2.4 功分 器
功分比：1:1;
最大输入功率：不小于500mW。
6校准项目和校准方法
6.1 校准项目
校准项目见表1。
表1校准项目一览表
序号
校准项目
校准方法条款
外观及工作正常性检查
6.2.1
直流电压示值误差
6.2.3
直流电流示值误差
6.2.4
5
直流电阻示值误差
6.2.5
6
交流电压示值误差
6.2.6
7
交流电流示值误差
6.2.7
8
热电偶温度示值误差
6.2.8
9
相对平均频率偏差
6.2.9
4
6.2校准方法
6.2.1 外观及工作正常性检查
被校测试系统外观应完好，标识清晰完整;无影响其正常工作的机械损伤;各部件安装牢固，附件及使用说明书应齐全。
6.2.2校准点的选取原则
6.2.2.1 直流电压、直流电流、直流电阻、交流电压、交流电流
校准点的选取原则可参照JJF 1587-20167.2.2节对应参数部分进行。
6.2.2.2 热电偶温度
热电偶温度校准点的选取需满足以下要求：
1)参考被校数据采集仪的使用说明书中对校准点的建议;
2)基本量程(主要指J、K、N型热电偶)必须包含下限点、0℃、100℃、上限点， 额外在测量范围内另取1~3个校准点;
3)非基本量程只取下限点、上限点。
6.2.2.3频率
频率校准点的选取可参照JJF 1587-20167.2.2.4 a) 节。
6.2.3直流电压示值误差
6.2.3.1校准前被校仪表和校准所使用的仪表都应按说明书要求进行预热。如图1连接仪表，多功能校准源与被校多参数数据采集仪直流电压测量通道的对应端口(HI,LO ←→H, L)通过一条不超过1m 的柔性或半柔性线缆连接，该线缆的一端为香蕉接口以连接多功能校准源，另一端裸露与多参数数据采集仪的接线端子连接。
6.2.3.2根据校准点设定多功能校准源的直流电压输出值，打开多功能校准源的输出， 将被校数据采集仪的示值记录在原始记录表格中，见附录A.2。
6.2.3.3分别测量不同校准点下的直流电压示值，记录在原始记录表格中。
6.2.3.4更换通道，继续以上操作，直至完成所有通道的测量。
多功能校 准源
被校数据采 集仪
图 1 直流电压示值误差校准连接示意图
6.2.3.5设多功能校准源的输出标准值为Zn, 数据采集仪的示值为Zx, 数据采集仪的示值误差按公式(4)计算，
△=Zx-ZN (4)
Zx—被校数据采集仪的示值;
ZN—多功能校准源的输出标准值。
被校数据采集仪的相对示值误差按公式(5)计算
(5) Y—相对示值误差。
6.2.4直流电流示值误差
6.2.4.1如图2连接仪表，连接多功能校准源与被校多参数数据采集仪直流电流测量通道的对应端口(HI,LO←→I,L)。
6.2.4.2根据校准点设定多功能校准源的直流电流输出值，打开多功能校准源的输出， 将被校数据采集仪的示值记录在原始记录表格中，见附录A.3。
6.2.4.3 分别测量不同校准点下的直流电流示值，记录在原始记录表格中。
6.2.4.4 更换通道，继续以上操作，直至完成所有通道的测量。
6.2.4.5直流电流示值误差的计算方法同6.2.3.5。
多功 能 HI 被校 数据
校准 源采 集仪
图 2 直流电流示值误差校准连接示意图
6.2.5直流电阻示值误差
6.2.5.1如图1连接仪表，连接多功能校准源与被校多参数数据采集仪直流电阻测量通道的对应端口(HI, LO ←→ H,L)。
6.2.5.2根据校准点设定多功能校准源的直流电阻输出值，打开多功能校准源的输出， 将被校数据采集仪的示值记录在原始记录表格中，见附录A.4。
6.2.5.3 分别测量不同校准点下的直流电阻示值，记录在原始记录表格中。
6.2.5.4更换通道，继续以上操作，直至完成所有通道的测量。
6.2.5.5直流电阻示值误差的计算方法同6.2.3.5。
6.2.6交流电压示值误差
6.2.6.1如图1连接仪表，连接多功能校准源与被校多参数数据采集仪交流电压测量通道的对应端口(HI,LO←→H,L)。
6.2.6.2根据校准点设定多功能校准源的交流电压输出值，打开多功能校准源的输出， 将被校数据采集仪的示值记录在原始记录表格中，见附录A.5。
6.2.6.3 分别测量不同校准点下的交流电压示值，记录在原始记录表格中。
6.2.6.4更换通道，继续以上操作，直至完成所有通道的测量。
6.2.6.5交流电压示值误差的计算方法同6.2.3.5。
6.2.7交流电流示值误差
6.2.7.1如图2连接仪表，连接多功能校准源与被校多参数数据采集仪交流电流测量通道的对应端口(HI,LO←→I,L)。
6.2.7.2根据校准点设定多功能校准源的交流电流输出值，打开多功能校准源的输出， 将被校数据采集仪的示值记录在原始记录表格中，见附录A.6。
6.2.7.3分别测量不同校准点下的交流电流示值，记录在原始记录表格中。
6.2.7.4 更换通道，继续以上操作，直至完成所有通道的测量。
6.2.7.5交流电流示值误差的计算方法同6.2.3.5。
6.2.8热电偶温度示值误差
6.2.8.1如图3连接仪表，多功能校准源与被校多参数数据采集仪热电偶温度测量通道的对应端口(TEC+, TEC- ←→H,L) 通过一条不超过1m 的柔性或半柔性线缆连接，该线缆的一端为TEC 接口以连接多功能校准源，另一端裸露与多参数数据采集仪的接线端子连接。
多功能校准源
OH 被校数据采集仪
图 3 热电偶温度示值误差校准连接示意图
6.2.8.2根据校准点设定多功能校准源的热电偶输出值，校准方法参考JJF 1664-2017
6.2.2.1(图7)和6.2.2.2,将被校数据采集仪的示值记录在原始记录表格中，见附录A.7。 6.2.8.3分别测量不同校准点下的热电偶温度示值，记录在原始记录表格中。
6.2.8.4更换通道，继续以上操作，直至完成所有通道的测量。
6.2.8.5热电偶温度示值误差的计算方法同6.2.3.5。
6.2.9相对平均频率偏差
6.2.8.1 如图4连接仪表，函数发生器根据校准点设定频率固定、幅度适当(一般为为 1.00V) 的方波，经功分器，分别连接参考频率计数器和被校数据采集仪。
6.2.8.2功分器与被校多参数数据采集仪的对应端口通过一条不超过1m 的柔性或半柔性线缆连接，该线缆的一端为 BNC(M) 接头以连接功分器，另一端裸露与多参数数据采集仪的接线端子连接。
6.2.8.3 设定频率计数器的采样时间设定为1s, 统计模式设为平均，分别读取二者的平均频率fo,fx, 按照式(3)计算相对平均频率偏差，记录在原始记录表格中，见附录 A.8。
函数信号发生器
功分 器
fo
参考频率计数器
被校数据采集仪
图 4 相对平均频率偏差校准连接示意图
7校准结果表达
校准结束后应出具校准证书，校准证书内页格式见附录B。校准证书应准确、客观的报告校准结果。校准结果用校准数据的形式给出，并给出测量不确定评定，不确定度评定实例见附录C。校准证书至少包含以下信息：
a) 标题，如“校准证书”或“校准报告”;
b) 实验室名称和地址;
c) 进行校准的地点(如果不在实验室内进行校准);
d) 证书或报告的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;
e) 送校单位的名称和地址;
f) 被校对象的描述和明确标识;
g) 进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的接收日期;
h) 如果与校准结果的有效性和应用有关时，应对抽样程序进行说明;
i) 对校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号;
j) 本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;
k) 校准环境的描述;
1)校准结果及其测量不确定度的说明;
m) 校准证书或校准报告测试人、审核人和签发人的签名，以及签发日期;
n) 校准结果仅对被校对象有效的声明;
o) 未经实验室书面批准，不得部分复制证书或报告的声明。
8复校时间间隔
由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的，因此，送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。建议不超过1年。 更换重要部件、维修或对仪器性能有怀疑时，应及时校准。
10
附录A 校准记录推荐格式
A.1 外观及工作正常性检查
A.2 直流电压
通道
量程
标准值
实测值
示值误差
不确定度(k=2)
A.3 直流电流
A.4 直流电阻
A.5 交流电压
频率
A.6 交流电流
A.7 热电偶温度
类型
11
A.8 相对平均频率偏差
标称值
12
附录B 校准证书内页推荐格式
B.1 外观及工作正常性检查
B.2 直流电压
B.3 直流电流
B.4 直流电阻
B.5 交流电压
B.6 交流电流
B.7 热电偶温度
13
B.8 相对平均频率偏差
14
附录C 多参数数据采集仪不确定度评定示例
C.1 测量模型及不确定度传播律
C.1.1 测量模型
设多功能校准源的输出直流电压标准值为ZN, 被校数据采集仪的直流电压示值为 Zx, 在标准条件下，忽略温度、湿度、输入零电流等因素的影响，示值误差为：
△=Zx-ZN (C.1)
Zx—被校数据采集仪的示值， V;
Zn—多功能校准源的输出标准值，V。
C.1.2 不确定度传播律
各输入量独立不相关，可得不确定度传播律：
u²(△)=c²u²(Zx)+c₂u²(Z) (C.2)
灵敏系数：
(C.3) C.2 不确定度来源
(1)数据采集仪测量重复性引入的不确定度出
(2)数据采集仪分辨力引入的不确定度u₂
(3)多功能校准源引入的不确定度u₃ C.3 标准不确定度的评定
C.3.1 数据采集仪测量重复性引入的不确定度分量u₁(△)
多功能校准源输出直流电压10V, 被校数据采集仪选择合适的量程，重复测量10 次，获得数据如表C.1。
15
表C.1 重复性测量数据
测量序号
测量结果(V)
10.00018
10.00017
10.00016
平均值x。
标准差s
8.8×10⁶
则u₁(△)=s=8.8×1 0-⁶V。
C.3.2 由多功能校准源引入的标准不确定度分量u₂(△)
多功能校准源引入的最大允许误差为±(3.5×10⁶输出+2.5μV)=3.8×10⁵v, 均匀 分布，取k=√3,不确定度分量u₂(△)=3.8×10-⁵V/√3 =2.2×10⁵v。
C.3.3 被校数据采集仪分辨力引入的标准不确定度分量u₃(△)
被校数据采集仪在直流电压10V 点的分辨力为1×10⁵V, 在±5×10⁶V 区间为均匀分布，k=√3, 不确定度分量为u₃(△)=5×10-⁶V/ √3=2.9×10⁶V。
C.4 合成标准不确定度的评定
C.4.1 主要不确定度汇总表
i
M
不确定度来源
灵敏系数
标准不确定度
分布
包含因子
M]
测量重复性
8.8×10⁶v
/
u2
多功能校准源稳定性
2.2×10⁻⁵v
均匀
√3
U3
数据采集仪分辨力
2.9×10⁶v
C.4.2合成不确定度计算
考虑到测量重复性与分辨力存在重复，在合成标准不确定度时将二者中较小值舍去，则合成标准不确定度为：
(C.4)
C.5 扩展不确定度的评定
取包含因子k=2, 则扩展不确定度为：
U=ku.=4.8×10⁻⁵v (k=2) (C.5)
换算为相对扩展不确定度为：
Un=4.8×10⁶ (k=2) (C.6)
