[国家计量标准]-JJG485-1987.pdf

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1、万能比例臂电桥检定规程 J J G 4 8 5 - 1 9 8 7 万能比例臂电桥检定规程 汀十中小 小夺巾势小 爷找 分，朴备八弄，.“尸 V e r i f i c a t io n R e g u l a t i o n o f t h e U n i v e r s a l R a t io B ri d g e .I J C 4 8 5 -1 9 8 7 :幻。，八.沪V. 钱命 幸. 今 卜今 今. 令. 令. 幸 本检定规程经国家计量局于 1 9 8 7 年 3月9日 批准，并自1 9 8 8 年 1 月 9日起施行 归口单位: 中国测试技术研究院 起草单 位: 中国测 试技术研

2、究院 本规程技术条文由起草单位负责解释。 本规程主要起草人: 崔广英 ( 中国铡试技术研究院) 目录 概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， ， ， ， ， ， ， ， 5 1 0 技术要求 ， ， ， ， ， ， 5 1 0 检定条件 ， ， ， ， 5 1 1 检定项目 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3、 . . . . . . . . . . . . . . . 5 1 2 检定方法 ， ， ， ， 一5 1 2 检定结果的 处理和检定周期. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 场 二三四五六 万能比 例臂电 桥检定规程 本规程适用于 新生产、使用中和修理后的直流电阻型万能比 例臂电 桥 ( 以下简称万能比 例臂电桥)的检定 概述 万 能比 例

4、臂电桥是一个比 例臂的比 例值以 测量盘最小步进值任意改 变的电 桥。 被测电阻与标准电阻的比 值可由万能比 例臂电 桥准确地确定， 用来进行非十进电阻、 电 阻箱和电位差计等直流电阻及电阻比的测量 万能比例臂电桥的原理线路如图 1 所示: 1加 x 1 0 0 n 1 0 , 1 0 0 1 0x旧n l o x 1 n l ox i n 1 幻xo 0 l ox o . I n 一 -In x 不 ( F l 劝 1 0 -0 . 0 1 0 l o x o . o o l “ 一 门 1/ v JE 二 二 一 一一F S 一 l- 1 0 xo. o o l n R, R, Rn Rn

5、 ， ， ， ， ， ， ， ， ， RC . . . . . . . . . . . . . . es 图 I 万能比例臂电桥原理线路图 工、 D . m, ll . m . IG , V “ , W-补偿盘; R 被侧电 阻; R、 一标准电阻; R _ Rb附加电阻; K -选择开关 仑 一 电源端钮 万能比例臂电 桥的比 例臂相当 于一个刻度很细、 总阻恒定的滑线电阻， 其滑动触点的两 边电阻组成万能比 例臂的两个比 例电阻， 左边称为测量盘， 右边称为补偿盘。 被测电阻R 、 按下式计算: * 二 一 R Z R ,R NR 4 - R 3 ( 1 ) 式 中 : R 1 , R 2

6、 , R : 和R 4 选 择 开 关 分 别 在1 , 2 , 3 和4 位置 时， 万 能比 例 臂电 桥的 平 衡示值。 二技术要求 1 外观及标志 1 . 1 万能比 例臂电 桥的 铭牌或外壳上 应标明: 1 . 1 . 1 产品 名称， 型号和出厂 编号; 二1 . 2 制造单位或商标; 1 . 1 . 3 有效量程和等级指数; 电桥平衡是指电桥电源在正反向电流时，检流计指在同一标尺位置，即虚零位法，下同 5 1 0 1 . 1 . 4 标准温度和标称使用温度范围; 1 . 1 . 5 试验电压; 1 . 1 . 6 使用位置 ( 无位置符号表示该电桥可在任意位置使用) 。 1 .

7、2 万能比 例臂电桥面板上的开关和接线端钮应标明功能和 符号。 2 万能比例臂电桥的等级指数、标准温度和相对湿度范围，标称使用温度和相对湿度范围 应符合表1的规定 3 万能比 例臂电 桥在标称使用温度和相对湿度范围内，由 标准条件到标称使用条件引 起的 允许变差不应超过表 1 的规定。 4 万能比例臂电桥侧量盘的基本误差和总阻变差的综合误差不应超过相应等级指数 表 1 等级指数 标称使用条件及允许变差 p p . I 科学标记法 温度 ( ) 相对湿度 %) 允许变差 相对湿度 ( % 允许变差 0 .00 1 0 汉阳 2 1 0 1 x 1 0 一。 、 i 0 2 0二n . 24 n

8、- 6 02 5 - 7 5 2 0土0 . 54 0-6 n 2 5 - 7 5 0. 0 0 55 x1 0_ 5 2 0-4 0-6 0 温度 ( ) 2 0士 1 2 0土2 2 n上3 1 0 0 % 1 0 0 % 1 0 0 7 2 5 - 7 5 、 允许变差以允许基本误差的百分数表示 5 万 能比 例臂电 桥在测量电 阻时， 应在组成电 桥的另两臂中 设有两组附加电 阻， 其阻值为: 1 0 4 L 1 , 1 0 3 4 2 , I o l a , I O o和 I o 6 在标称使用条件下， 万能比 例臂电桥的线路和与 线路无电 气连接的任意导电部件之间的 绝缘电阻不应小

9、于5 M n 。任何一个端钮和外壳或大地连接后所造成的变差都不应超过基本 误差的 1 / 1 0 0 7 万 能比 例臂电 桥线路与外壳或与线路上无电 气连 接的任意导电部件之间 应能承受频率为 4 5 - 6 5 H z 的 实际 正弦交 流电 压5 0 0 V 士 1 0 %， 历时l m in 的耐压试验。 三检定条件 检定万能比 例臂电桥测量盘基本误差时， 应在表1 规定的标准温度和相对湿度下进行。 万能比 例臂电桥线路绝缘电 阻的 测量和电压的 试验， 应在表 1 规定的标称使用温度和 相 月9 对湿度下进行c 1 0 检定万能比例 臂电桥基本误差的总不确定度应不超过被检 万能比例臂

10、电 桥等级指数的 1 / 30 1 0 . 1 检定装置中， 测量仪器引 起的 误差 不应超 过被 检万 能比 例臂电 桥等级指数的1 / 1 0 , 1 0 . 2 检 定装置中， 检流 计灵 敏度不 够而引 起的 误差 不应 超过被检万能比例 臂电 桥等 级指数 的 1 / 1 0 , 1 0 . 3 检 定装置中， 其他 原因 ( 包括开关的 热电势变差，接 触电阻变差等)引起的误差不应 超过被检万能比 树臂电 桥等 级指数的l / 1 0 1 0 . 4 在保证检定总不确定度条件下， 允许采用其他误差 分配方法 进行检 定。 1 1 测量绝缘电阻的仪器，测量误差应小于3 0 %, 1

11、2 电压试验所用的高压试验台，应有足够的输出容量 ( 大于 0 . 2 5 k V A )且电压能连续调 四检定项目 万能比例臂电桥的检定项目，应按表 2 的规定进行 衰 2 .赢盲 巡擎 出厂时 修理后周期捡定 外观及线路咔 绝缘电阻 + 电压试验 + 基本误差 一 卜+ 注:表中 十”表示应检定，“ 一1，表示可不检定 五检定方法 1 4 外观检查 万能比例臂电桥铭牌或外壳上的标志应符合技 术要求c 对 新生产的万能比 例臂电桥， 要求完好无损。 对使用中的和修理后的万能比例臂电桥， 如发现有严重影响电桥计量性能的缺欠时， 应在修复后再进行 检定。 1 5 线 路检查 用万用表的欧姆档检查

12、万能比例臂电桥线路， 如发现有不 正常时， 应查明 原因，修复 后 再进行检定。 1 6 绝 缘电阻的测量与 试验 1 6 . 1 用高阻 计或绝缘电阻 测量仪进行测量， 如发现绝缘电阻不能满足要求时， 应查明原 因， 修复后 再进行检定。 1 6 . 2 绝缘电阻的试 验:将被检万能比 例臂电桥外壳接地 ( 如果电桥外壳是由 绝缘材料制 成 ，则将电桥放在金属板上，金属板再接地) 。在电桥的被测端上接电桥有效量程的测量上 限， 标准端和被测端应具有同标称值的电阻，选择开关置于2或 3 ，调节万能比例臂电桥测 量盘 使 其 平 衡 ( 检流 计的 灵 敏度 应 不 低于I m m 孺 R ，

13、然 后 将接 地端 的 另 一 引出 线 分 别 接 一 一 一、份、 一 介曰、， 一” ， ，一1 0 “ 1 0 , , . . .,， . , . T . , 1. . . . , . . l , H 到 各接线端端钮，观 察检流 计的 偏转， 若对 所有 端钮进行试 验后， 检流 计的 偏转格数代表的 误差不 应大 于相 应电 桥等级指数的1 / 1 0 ， 则认为该电 桥绝缘电 阻试验合格。 1 7 电压的试验 把被检万能比例臂电桥线路的所有端钮用裸铜线连接起来，接到高压试验台的输出端， 另一端接到测试用的 参考接地端， 试验电压以1 0 0 V / s 速率平稳地上升至所规定的电

14、压， 经 历时1 m i n 的 耐压试验， 无击穿或无飞弧现象， 则认为电压试验合格， 否则为 不合格， 然后 将电 压平稳地降 到零。 1 8 万能比 例臂电 桥基本误差的 检定 万能比 例臂电 桥的 基本误差包括两项: 一是 测量盘的 线性度误差 ( 包括 相邻盘的“ 1 0 : 1 “ 比值误差) ，二是补偿盘补偿的不完善引起的总阻变差。 1 8 . 1 测量盘线性度误差的检定 1 8 . 1 . 1 米用度盘单位进行万能比例臂电桥测量盘线性度误差的检定。 万能比 例臂电桥是一种比 例仪器， 是一 个无单 位量纲的比 例量， 在测量盘线性度误差的 检定中 可任选 择一个测量单位， 本规

15、程选择万能比 例臂电桥最高 测量盘平均步进值的1 / 1 0 0 作为单位， 即第一盘二十个步进值总和的1 / 2 0 0 0 ， 这个 值称为 “ 度盘单位” ，用这个度盘单 位进行万能比例臂电桥测量盘线性度误差的 检定是 很合 适的。 1 8 . 1 . 2 测量盘线性度误差的检定方法可分为两种:一种是十进盘替代法， 一种是整体检定 法。根据被检万能比 例臂电桥的等 级指数， 按表3 的规定选择检定方法。 表3 等级指数 %)检定方法11一等1 波 咨 台 数 ( 丽)一-一检是t法一 O D l00 2 整体检定法 整体检定法或十进盘替代法 们 6 0 5 整体检定法或十进盘替代法 (

16、1 )整体检定法 用电 流比 较仪电 位差计整体 检定万能比例臂电 桥的基本误差既准确又迅速， 是把测量盘 线性度误 差和补 偿误差 ( 总阻变差) 合二为一的误差综合测量方法， 可谓是一种理想的 检定 方 法。 图2 是电流比 较仪电位差计整体检厂二二二二二二二下门 定万能比 例臂电桥的原理 线路图。曰元 幸三 云万今今今=莽1 1 - 舌 正标准化步象 一L- a . 按图3将被检万能比例臂电桥接人 线 路。预 置 R S = 4 3 5 2 ， 使1 3 = 1 m A , 调节 电流比较仪电位差计为正常工作状态。 b . 将万能比例臂电桥第一侧量盘的示 值置2 0 ， 其余盘 置零。电

17、流比较仪电位差 计在x 1 量程上把第一盘也置2 0 ，其余盘 置 零， 调 节 R S 使电流比较仪电位差计平 衡。 C将电流比较仪电位差计和万能比例 臂电桥的 示值都退回到零， 用电流比 较仪 电位差计测量万能比例臂电桥侧量盘的零 位电压。 d . 再将万能比例臂电桥第一盘示值置 随动 想 值 流抓 i i、 灯 皿i i i , 1 0 x o . U 0 1 n 1 0 x l o b 2 0 x 1 0 0 n 1 0 x t a n 1 0 x 0 . 0 0 1 呀2 , 图Z 电流比较仪电位差计整体检定万能比例臂 电桥的原理线路图 R一分流电组;人一加级电流;儿 一次级电流;

18、1 1 -流过万能比例背电桥的电流 2 0 ，其余盘为零。电流比较仪电位差计第一盘示值置2 0 ，其余盘示值不变，调节电流比较 仪电位差 计次级校正盘使其平衡。 e . 重复c , d 步骤， 直至两个电压差为2 V为止。 i i 检定 a . 用已经标准化的电流比较仪电位差计，逐盘逐档的测量万能比例臂电桥测量盘的全 部示值。每一盘均由零起始直至最大示值， 每盘测完之后返回 到零， 记录 每次平衡时的 示值 为1 -p - b万能比例 臂电 桥每一 测量盘的示值更正值 以度盘单位表示)等于用已经标准化的 电流比 较仅电位差计测得的每一测量盘平衡示值减去每一测量盘的零位示值和每一测量盘的 标称示

19、值，即: C二 U ; 一 L A O 一 V H 式中:C 第少 个测量盘 第i 个示值的 更正值; 明 第J 个测量盘第i 个示值在电 流比 较仪电 位差计上 测得的平 衡示 值; 叨H第少 个测量盘第i 个示值的 标称值; 巩 第少 个测量盘 零位 示值时 在电流比 较仪电位差计上测得的平衡示值。 ( 2 ) 图3 十进盘替代法检定万能比例臂 电桥原理线路图 R A 7 - 比较骨电阻;R, R c - 比例臂电 阻;R x被测竹电阻;Z X 5 4 -辅助电阻 箱; Z X 3 5 或Q J 2 5 一徽调电阻箱;Q J 3 3 - 万能比例臂电桥;K 一电流换向开关;B 一 直流电源

20、二 (一 检流计 c在检定过程中，应随时检查电流比较仪电位差计的 工作电流变化情况， 如变化引起的误差不超过被检万能比 例臂电桥等级指数的1 / 1 0 为 合格， 否 则重新标准化。 ( 2 )十进盘替代法 i十进盘替代法原理 用后一盘的十个步进值电阻同前一盘的每一个步进值 电阻在电桥装置上作替代比较， 最后一个十进盘的每一个 步进值电阻由检流计的偏格来确定， 只要第二盘十 个步 进 值电阻取第一盘总电阻 值的 1 20 ， 则整个测量盘步进值 的实际 值以度盘单位表 示就可以通过计算得到。 i i十 进盘替代法检定线路 十进盘替代法检 定万能比 例 臂电桥原理线路如图3 所 小 。 ii

21、i 检定步骤 a . 按图3 接好线路， 选择电桥各臂 参数: R e = R c = 1 0 3 5 2 , R _q =R X 二2 1 2 1 . 6 6 5 2 , Z X 5 4 置 2 1 1 1 . 1 1 5 2 , Z X 3 5 置 “ 5 5 5 “ , Q J 3 3 所有测量盘置零。 b接通电 源， 调节R 使电桥平衡。 c将Q I 3 3 第一 盘置于1 。 其余盘置零， Z X 5 4 x 1 0 0 5 2 盘示值 退 1 ， 其余盘不动， 调节Z X 3 5 使电 桥平衡， 记录 Z X 3 5 各 盘 的 示 值 ( 对 检 定 第 一 盘 应内 插 一 位

22、) 为a 产 。 d . Z X 5 4 保持不变， Q I 3 3 第一盘示值退回到零， 第二盘示值由零进到1 0 , 调节Z X 3 5 使 电桥平衡， 记录Z X 3 5 各盘的示值为时。 步骤c 和d 实 现了Q J 3 3 第 一 盘 第1 个 步 进 电 阻 值R i 与 第二 盘 十 个 步 进电 阻 值艺砂 的 比较 ， 其差值为: A EI 一R 一 ) , R Q =好 或R 产二艺R 尸 + 。 产 e . 将Q J 3 3 第一盘进到2 ， 第二盘 退回到零， 调节Z X 3 5 使电 桥平衡， 记录Z X 3 5 各盘示值为a f . Z X 5 4 保持不 变， Q

23、 J 3 3 第一盘示值退回到 电 桥平衡， 记录Z X 3 5 各盘示 值为时。 Z X 5 4 x 1 0 0 5 2 盘示值再退 1 2o 其余盘不动 ， 第二盘 示值由 零进到 1 0 ,调节Z X 3 5 使 步 骤e 和f 实 现了Q J 3 3 第 一 盘 第2 个 步 进电 阻 R 与 第二 盘 十 个 步 进 电 阻 值艺R 严 的 比 较， 其差值4 2为: 习 = 依此类推， 可 得到: o n= 式中: A I 第一盘第 RJ 第一a第 艺R P=。 ZJ 一 。 z 或R .I=艺R ,P + I z j 刘 一乙R n 二。 一 。 或R I =乙尺 尸 + 4 I

24、 1l 个步进电 阻值与 第二盘十个步进电阻值的差值; i 个步进电阻值; ( 3 ) 第二盘十个步进电阻值。 同理， 对于其他盘有: 4 二R ; 一剑一 a 或 R , 二云 R ; + i + 次 ( 4 ) 式中: 理第a 盘第i 个步进电阻值与第， +1 盘十个步进电阻值的差值; R , 第少 盘第i 个步 进电阻值; 1 0 艺 R;+ 第， 干 1 盘十 个 步 进电 阻 值 。 g . Q J 3 3 最后一盘 可采 用检流 计偏格法 进行检 定， 即变化Q 1 3 3 最后一盘的全部示值， 使 其检流 计偏转1 0 0 格，记录每一步进电阻值变化时检流计的偏转格数a ; ，最

25、后一盘每一步 进电阻值R ; 为: R;= 式中: R ; -最后一盘第 i 个步进电 阻值; 胜 0 艺 R , 最 后 一 盘 十 个 步 进 电 阻 值。 I i v 以度盘单位表示各测量盘的计算公式 a ;1 0 0 军 R ( s ) 假 定艺R ;i 以 度 盘 单 位 表 示 为 已 知， 则 各 测 量 盘 以 度盘 单 位 表 示的 步 进 累 加 值 分 别 为: 、JJ、.j、JIJ 67Qn9 子、，了，、广r、了 艺尺 =1 =i L J 尺 只 +万A I 不 R u 一 1 0 ( 军 R n 一 军 明十 军 D u E R R, 一 1 0 0 ( E R P

26、 一 军 D u , 一 l o z m, + 不 , m, 艺1 + 700 01u ( 军 R 一 军 明一 1 0 0 Z A m 一 _l 0 , ，艺1 + V 10习1 E R , 1 0 0 0 0 E , R p 一 军 I u 一 1 0 0 0 军 m 一 t1 0 0 L r,一 1 0 如果第六盘为最后一盘， 则有: ( 1 0 ) 月凡1 艺 R ,“二X , 二 。 1 1 00 X1 00 朋( 军 R 尸 一 , 一 I O m1 0 0 0 , _ 11 0 0 ( 1 1 ) 51 5 根据本规程1 8 . 1.1 的规定， 取第一 盘2 0 个步进值总和的

27、1 / 2 0 0 0 作为度盘 单位， 由 式( 6 ) 艺R 一2 0 艺R 尹 + 艺 10Z R : 一 1 202 0 R ， 一 1 202 0 t 假定 则上式有 : 2 0 0 0 , “ = 1 ( 度盘单位) 一 10。 一 1 202 0 A , 度 盘 单 位 ) ( 1 2 ) 将式 ( 1 2 ) 代人式 ( 6 )一 ( 1 1 )就可分别得到以度盘单位表示的 各测量盘步进累加值 的计算公式。 1 8 . 2 总阻变差的测量 1 8 . 2 . 1 用电流比 较仪电位差计进行整体检定万能比例 臂电 桥，不 需要测量总阻变差。 1 8 . 2 . 2 用十进盘替代法

28、检定万能比例臂电桥，需要测量总阻变差。 ( 1 )测量总阻变差的线路 万能比例臂电桥的总阻变差主要是由 补偿盘电阻补偿 的不完善所引起，测量盘的第一盘不影响总阻的变化，为 提高检 定总阻变差 线路的灵敏度， 应将其短路。图4 为 测量 总阻变差的线路图。 ( 2 )测 量步骤 a按图4接好线路， 选择 R A = 1 1 1 1 1 5 2 , R B = 1 x 1 0 4 5 2 , R c = 1 x 1 O Z l 3 , Q J 3 3 全部示值置零。 6 . 接通电 桥电 源， 调节R A 使电桥平衡，( 检流计灵敏 度不 低于 1 0 - 1 / 1 . ) ， 记录 R A 的

29、示值， 逐盘逐档测量每 一步进值的电阻，找出每一盘出现的最大和最小电阻的示 值，在示值上打个标记。 c把每个测 量盘放 在出现 最大电阻时的示值，调节R 4 一一 - - 州 ” 一一 使电 桥平衡，记录R A 的 平衡示 值， 这是最大出 现的电 阻。 d . 把每个侧量盘放在出 现最小电阻 时的示值， 调节R .A 图4测 量 总 阻 变 差 的 线 路图使电 桥平衡。 记录R A 的 平衡示值， 这是最小出 现的电 阻。 e . 最大出现的电阻与最小出 现的电阻之差， 就是总阻出 现的最大变差。 1 . 总阻变差会使万能比 例臂电桥测量时引 起误差， 最大可能出现的误差用总阻变差与 总阻

30、的比值来表示。 1 9 在保证检定总不确定度的条件下， 允许用本规程以外的其他方法进行检定， 如出现有争 议时，应以本规程方法为准。 六检定结果的处理和检定周期 2 0 万能比 例臂电 桥测量盘线性度的极限误差c ,。 按下式计算: 6 6 C b m =L f C t* 一 L J “ t 1 6 式 中: 艺C ,“ 每 一 盘 步 进电 阻 值 最 大 算 术 值误 差 之和 ; 石 艺 C z 每一 盘 步 进电 阻 值最 小 算 术 值误 差 之 和 。 I 2 1 侧量盘线性度的检定数据按相应等级指数的1 / 1 0 进行化整，在计算时采用四舍五入及 偶数法则。 2 2 万能比例臂

31、电桥检定合格与不合格， 一律以化整后的测量盘线性度极限误差与补偿盘总 阻变差之和来判断， 凡满足基本误差要求的为检定合格， 否则为检定不合格。 2 3 检定合格的万能比例臂电桥发给检定证书，检定不合格的发给检定结果通知书，并注明 不合格的原因。 2 4 检定不合格的万能比 例臂电桥， 允许降级使用， 在降到下一级时， 各项技术指标也需符 合该等级的要求， 给出 该等级的检定证书， 并注明 降为何级使用。 2 5 初次送检的 ( 包括缺少上一次检定证书或修理后的) 万能比 例臂电桥， 经检定合格的发 给检定证书， 但不予定级， 在证书上应注明年稳定性未经考查， 暂不定级c 2 6 检定证书或检定结果通知书上应注明检定时的 温度， 相对湿度和检定的不确定度。 2 7 检定周期一般不得超过一年。