直流高壓源測量標準的重復性測試及穩(wěn)定性考核

韓光，于麗娟，李憲優(yōu)，王玲，魏學榮

(西北核技術(shù)研究所，陜西西安710024)

0 引言

直流高壓源是輸出千伏以上直流電壓的電源，是各類實驗研究中的重要設(shè)備。數(shù)字多用表標準只能檢定1000 V以下的電壓，本文采用間接測量的方法［1］，使用直流電壓分壓箱將高壓分壓，再使用標準數(shù)字多用表進行測量。本文依據(jù)GJB/J2658-96《1～100 kV直流高電壓標準源檢定規(guī)程》、GJB2749A《軍事計量測量標準建立與保持通用要求》，以1281型數(shù)字多用表和DF18D型直流高壓分壓箱為主標準裝置，對直流高壓源測量標準進行了重復性測試及穩(wěn)定性考核。

1 測量標準的建立

直流高壓源測量標準由WAVETEK公司的1281型數(shù)字多用表和中國航天五一四所研制的DF18D型直流電壓分壓箱組成，分壓箱的分壓比為1000∶1，該直流高壓源檢定裝置可檢定直流電壓在±(200 V～5000 V)、最大允許誤差在±9.2×10-4及以下的高壓源。測量采用標準分壓器法，原理如圖1示，被測直流高壓源輸出經(jīng)標準分壓器分壓后，經(jīng)直流標準數(shù)字電壓表進行測量。

2 測量標準的重復性測試

根據(jù)GJB2749A，測量標準的重復性，通常用該測量標準在重復性測量條件下，對某一重復性好的測量儀器進行重復測量，用所得測量值的實驗標準偏差s(x)來定量表征［2］。

圖1 直流高壓源測量標準原理圖

在重復性測量條件下，用測量標準重復測量被選擇的測量儀器n次，得到n個測量值，測量次數(shù)n≥6，按公式(1)計算實驗標準偏差s(x):

控制環(huán)境溫度在20℃±2℃內(nèi)，相對濕度在40%RH～60%RH，選用PS350型直流高電壓源作為被檢，輸出電壓經(jīng)DF18D直流電壓分壓箱分壓后衰減1000倍，用標準數(shù)字多用表1281的最佳量程在短時間內(nèi)重復測量8次，對被檢的同一示值測得8個標準值xi。以標稱值為2 kV和5 kV為例進行直流高壓源測量標準的重復性測試。

標稱值:2 kV，n=8，測試結(jié)果見表1。

表1

標稱值:5 kV，n=8，測試結(jié)果見表2。

表2

3 測量標準的穩(wěn)定性考核

根據(jù)GJB2749A，新建測量標準的穩(wěn)定性，通常用該測量標準在規(guī)定的一段時間內(nèi)，對某一穩(wěn)定性好的測量儀器進行測量，用所得測量結(jié)果的實驗標準偏差sm來定量表征。

每隔一段時間(至少一個月)，用測量標準對所選擇的測量儀器進行一組n次的重復測量，取其算術(shù)平均值作為該組的測量結(jié)果。共測量m組，至少考核4個月，n≥6，m≥4。

當m＜6時，按極差法計算，如公式(2)所示:

式中:xmax為m組測量結(jié)果中的最大值;xmin為m組測量結(jié)果中的最小值;dm為與測量組數(shù)有關(guān)的常數(shù)，d4=2.06，d5=2.33。

選用PS350型直流高電壓源作為被檢，輸出電壓經(jīng)DF18D直流電壓分壓箱分壓衰減1000倍，用標準數(shù)字多用表1281的最佳量程進行測量，每隔一個月進行一組重復測量，共進行4個月。同樣以標稱值為2 kV和5 kV為例進行直流高壓源測量標準的穩(wěn)定性考核。

表3 標稱值為2 kV測量結(jié)果

表4 標稱值為5 kV測量結(jié)果

4 測量標準的穩(wěn)定性驗證

5 結(jié)束語

本文概括了直流高壓源檢定的原理，以2 kV和5 kV測試點為例測試了直流高壓源測量標準的重復性，進行了直流高壓源測量標準的穩(wěn)定性考核，且該考核結(jié)果經(jīng)驗證滿足要求。

［1］國防科學技術(shù)工業(yè)委員會.GJB/J2658—96，1～100 kV直流高電壓標準源檢定規(guī)程［S］.北京:國防科學技術(shù)工業(yè)委員會，1996.

［2］國防科學技術(shù)工業(yè)委員會.GJB 2749A—2009，軍事計量測量標準建立與保持通用要求［S］.中國人民解放軍總裝備部，2009.