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| 2017。03 27 | FLUKE應用文章：電流鈎表校正時的測量不確定度分析（一） |
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FLUKE應用文章：電流鈎表校正時的測量不確定度分析（一）
隨著工業和技術的發展，電流鈎表大量應用於科研生產當中。由於它不需要斷開電流迴路，只需用鉗頭夾住電流迴路的導線，就可以直接測量迴路中的電流，使用非常的方便。現代的鈎表，既可以通過互感器原理測量交流電流，也可以通過霍爾元件實現對直流電流的測量，不僅成百上千安培的大電流可以測量，如今毫安級的迴路小電流也可以精確測量，同時不少鈎表還兼有電壓測量和電阻測量功能，所以其應用越來越廣泛。隨著鈎表使用越來越多，送檢量也越來越大。
如何校正電流鈎表？校正鈎表時，首先要根據被檢表和校正器的不確定度指標的比率是否大於3:1，即TUR>3，來判斷校正器是否可以滿足被檢表校正的要求。滿足要求時方可開展校正工作。
電流鈎表校正時的測量不確定度可以劃分為A類和B類不確定度，其中A類不確定度來源於對鈎表測量結果的抖動性和重複性的統計分析，B類不確定度來源於校正所用標準器的指標、被檢表讀數分辨力、引線誤差、環境溫度影響等。
測量不確定度分析中，標準器的不確定度分量不同，且計算過程相對複雜，因此，這裡著重對這部分內容進行重點說明。由於電流鈎表測量範圍很寬，不同的測量範圍，在標準器的選擇上也不同，毫安級直流鈎表用單台校正源即可校正，1000A以下鈎表需要校正源加校正線圈，1000A以上大電流鈎表則需要校正器、校正線圈及電流放大器。下面逐一對這三種校正方案的標準的不確定度進行分析。
鈎表校正時標準器的不確定度
1.毫安級直流鈎表的校正
1.1校正方法
毫安級直流鈎表多用於工業生產現場變送器4-20mA直流電流的測量，例如福祿克的771/772/773，它們一般採用霍爾元件進行測量，電流測量範圍是從0~100mA，鉗口很小，可以選用比較流行的Fluke 5500A、5502A、5520A、5522A等多產品校正器直接校正。如圖所示，將福祿克55xxA系列校正器的電流端的HI和LO端用一根導線直接連接起來，構成一個單匝線圈，然後用鈎表鉗頭直接夾住電流導線，設置55xxA輸出鈎表測量範圍的mA電流，就可以校正這些鈎表了。
1.2標準器不確定度分析
我們以Fluke 772做被檢鈎表，並選擇Fluke 5522A做校正器來看一下它們之間的TUR。查閱Fluke 772說明書可知它的直流電流測量準確度是±(0.2%讀數+5個字)(0~20.99mA)和±(1%讀數+5個字)(21.0~100.0mA)。當校正點是直流20mA時，772鈎表此時的分辨力是0.01mA，1年準確度是±(20*0.2%+0.05)=±0.09mA。由於772 鈎表鉗口的直徑很小，剛好容納下電流輸出導線，此時導線構成的單匝線圈的不確定度可以忽略，校正系統的不確定度主要是校正器5522A的直流電流輸出不確定度。5522A在輸出20mA電流時的1年不確定度指標是±(100ppm輸出+0.25μA)，99%置信度水平，即±(100ppm*20mA+0.25μA)=±0.00225mA。
B類不確定度的一個分量uB1來自於校正標準，此例即5522A的20mA輸出的1年總不確定度，因此：
以上是毫安級直流鈎表的校正，為了更細緻地分析電流鈎表校正時的測量不確定度，我們會分三回詳細講解相關知識和應用。
下回的應用文章中將介紹：
1000A以下電流鈎表的校正
1000A以上大電流鈎表的校正