数字LCR表校准结果的不确定度评定

　　数字LCR表(又称数字电桥)是广泛用于电子设备生产企业的测量仪器，目前尚无相应的国家校准规范，因此，对其校准方法的校准结果进行不确定度分析很有必要。

　　一、校准方法

　　数字LCR表的校准方法有标准表法和标准元件法两种。

　　1.标准表法

　　用标准表和被校表分别测量一组不同标称值的电感、电容和电阻，由此比较得出被校表的示值误差。

　　2.标准元件法

　　用被校表测量一组不同标称值的标准电感、标准电容和标准电阻，由此赋予被校表的实际值。

　　二、校准结果不确定度分析(标准表法)

　　标准表为ZL5型智能LCR测量仪，准确度等级为0.05级，电容测量范围为0.1nF~99999μF，基本误差为±〔0.03%(1+kcv)(1+D)(1+ks+kfv)+0.02%〕，其中，kcv、kfv、ks为测试电压、测试频率、测量速率3项误差因子，D为被测电容损耗因数;过度电容为BR8，0.2级，标称值为0.1μF;被校表为TH2812/A型LCR数字电桥，电容测量范围为0.1pF~1999.9μF，基本误差为±〔0.1pF+0.25%(1+100pF/Cx+Cx/100μF)〕(1+Dx)，其中，Dx为被测电容损耗因数。

　　1.数学模型

　　式中：Δ———绝对误差;Cx———被校表示值;Cb———标准表示值。

　　2.方差

　　3.标准不确定度分量

　　(1)被校表的标准不确定度u(Cx)

　　①被校表电容测量分辨力的标准不确定度u1(Cx)

　　被校表在0.1μF示值的分辨力是10pF，属均匀分布，则

　　②被校表电容测量重复性的标准不确定度u2(Cx)

　　用被校表对0.1μF过渡电容进行10次重复性测量，所得数据如表1所示。

　　(2)标准表的标准不确定度u(Cb)

　　①标准表准确度级别的标准不确定度u1(Cb)由标准表说明书可知，当测试频率为1kHz、测试电压为(1～1.275)V时，kfv=0;测试电压为(0.25～1)V时，kfv=1;当源电压输出方式采用非恒压时，kcv=0;当测量速度用“慢”时，ks=0。测试电压误差为±(10%名义值+2mV)(1+0.001f2)，其中f以kHz为单位。可见，实际测试电压的最大误差为102mV，即测试电压每减小0.1V，kfv要增加0.133，所以标准表测量0.1μF电容时的误差为

　　②标准表受温度影响的标准不确定度u2(Cb)

　　由ZL5说明书可知温度系数为50×10-6/℃，校准时温度为22℃，属均匀分布,则

　　4.合成标准不确定度

　　5.扩展不确定度

　　6.不确定度表示

　　用ZL5型标准表校准TH2812/A数字电桥，在示值为100nF时，扩展不确定度U=64.6pF，k=2。

　　三、结论

　　本文根据JJF1059-1999 《测量不确定度评定与表示》中的方法，对数字LCR表采用标准表法的校准结果进行不确定度评定，为不同被校表及不同示值校准结果的不确定度评定提供了一种参考模式。