本规程为“电压、电阻基准环游测试活动”专用,请各位提出修改意见。
一、测试准备
1.1 检查
检查被测试基准(以下简称基准)外观是否正常,是否有破损,轻摇内部是否有声音。
1.2 环境准备
交流电源要保持在额定范围内,插座要有保护地线,地线和零线之间的交流电压不得大于4V,测试房间温度应在15度到28度之间,房间内和周边不应有干扰源存在。
简易检查方法:用手持万用表的250V交流档,黑表笔用手握住,红表笔测试地线和零线,读数不应大于2V。这种方法即便误测220V火线,也不会有危险。因为手持表的内阻一般为10M(数字表)或1M(模拟表)
1.3 辅助设备准备
1.3.1 高位表
1.3.2 参考基准,作为测试差值的基础、测试的依据或者作为被转移的对象
1.3.3 2×2自动开关
二、噪音测试
噪音,也就是短期稳定性、短稳。
2.1 噪音测试及意义
噪音测试,得到的结果是基准和测试系统共同噪音的合成。一般来讲,噪音合成遵从RSS方式,即Root-Sum-of-Squares ,平方和根值。
如果你的测试系统本底噪音很低,那么就可以比较容易的定量测试到基准的噪音。
如果你的测试系统本底噪音比较高,那么测试的结果其实就是你的系统的噪音,这也是很有用的数据。
测试噪音的作用,主要是确认基准和测试系统是否正常,尤其是可以判断是否存在干扰。
另外一个作用,就是可以看出测试的重复性,算出方差,作为不确定度评估的依据之一。
2.2 噪音测试的方法
2.2.1 高位表直接测试
可以用高速、低噪的8位半万用表例如3458A测试。
此法很简单,而且3458A噪音特性超群,只比最高等级的基准的噪音差一些。
把高位表和基准开机预热10分钟以上,高位表放在10V档、最高精度、较长测试周期(NPLC选50或100),低热引线接好,观察读数变动情况。如果末位变动比较大,说明存在异常,检查电源接地、屏蔽、干扰源。如果变动不大,接上GPIB采集卡和计算机进行连续采集,时间至少15分钟,以便能得到一段比较平稳的读数。
2.2.2 差值测试
可以用噪音非常小,或者噪音很小并已知的基准做背靠背的基础,用高位表的0.1V档(绝对噪音小),测试插值。
噪音非常小的基准,可以采用10个标准电池串联,或者用干电池,或者用多个基准的平均值(并联)。
作为插值基准,只要短稳好就行,计算可以采用阿伦方差法。
2.2.3 交替对比测试
采用2×2开关,把高位表分别交替接到被测基准和对比基准上,高位表测试完成信号(VMC)作为2×2开关的电源和驱动转换信号,同时高位表接GPIB采集卡,连续记录30分钟以上。
2.3、噪音测试的计算
2.3.1 做图确认
把采集到的数据进行做图(转到Excel里或者用采集软件),观察是否为正常的无序噪音。
2.3.2 选取
选择一段没有异常、相对平稳的100个数据,并再次做图确认
2.3.3 计算方差
2.3.3.1 计算这100个数据的标准方差,在Excel里的公式是stdev()。
2.3.3.2 对于慢速变化的信号,方差可用阿伦方差替代
2.3.3.3 方差的估值:找到这段数据的最大值和最小值只差,除以6,为方差估值。
方差值即为噪音的rms值。
三、电压测量
3.1 高位表测量
测试方法同2.2.1,并共享测试数据
3.2 基准对比
测试方法同2.2.2,并共享测试数据
3.3 电压测试的计算
3.3.1 做图确认,同2.3.1
3.3.2 选取,同2.3.2 并共享选取数据
3.3.3 计算电压值
取平均值AV,在Excel里的公式是average()。
对于直接测试,得到的平均值AV就是电压值。
对于差值测试,基准的电压值=参考基准电压值+AV,或者,参考基准电压值=基准的电压值-AV
对于交替测试,得到AVs和AVr两个平均值,分别是基准和参考基准的,那么:
基准的电压值=参考基准电压值+AVr-AVs
参考基准电压值=基准的电压值+AVs-AVr
3.4 长期稳定性的计算
设上次某电压标定值为V1,这次为V2,期间为D日,则年变动为:
(V2-V1)*365/D
如果有多次标定值,可以按最小二乘法线性回归,得到逼近曲线,并可以外推预测。
四、其它
4.1 记录
测试所用的设备和环境,要详细记录,包括但不限于:
测试温度、电源电压、所用引线。
4.2 拍照
测试现场要拍照,包括所用的测试设备、配件。
4.3 测试不确定度的评估
参照相应规程进行
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