【团体标准】 多通道脉冲电流时序测量设备校准规范

1范围1.1主题内容本规范规定了多通道脉冲电流时序测量设备的计量特性、校准条件、校准项目、校准方法、校准结果的处理和校准时间间隔。1.2适用范围本规范适用于新研制（新购置）、使用中、修理后的多通道脉冲电流时序测量设备的校准。2引用文件本规范引用了下列文件。JJF1001-2011《通用计量术语及定义》JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》3术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。4概述4.1用途多通道脉冲电流时序测量设备可实现对多通道电流幅值、脉冲宽度以及时序进行测量。一般应用于航天器飞行试验前的专项发火试验过程，验证火工品控制电路的正确性和可靠性。其中电流幅值测量功能可验证火工品起爆电流是否满足火工品起爆要求，时序测量功能可对火工品的起爆时间和起爆时的电流脉宽测量，从而精确判断控制电路时序的正确性。4.2设备原理及结构多通道脉冲电流时序测量设备主要由主控电路、电流幅值测量电路、脉冲宽度测量电路和时序测量电路、嵌入式计算机以及显示模块组成。图1多通道脉冲电流时序测量设备组成框图5计量特性5.1外观多通道脉冲电流时序测量设备应有以下标志：仪器名称、型号、制造厂名及出厂编号、制造日期等。且接口可靠，无多余物。5.2电流幅值测量1）范围：0~8A2）精度：±（3%×测量值+30mA）5.3脉冲宽度测量1）范围：10ms~500ms2）精度：±3ms5.4时序测量1）范围：0ms~3600s2）精度：±10ms6校准条件6.1环境条件1）环境温度：25℃±5℃；2）环境湿度：<80%；3）供电电源：交流电压220V±10V，频率50Hz±1Hz；4）周围无明显振动，无强电、磁场干扰，无腐蚀性气体，无火源，通风良好。6.2校准项目1）外观检查；2）电流幅值测量示值误差；3）脉冲宽度测量示值误差；4）时序测量示值误差。6.3校准用设备校准用标准设备应经计量检定合格，满足校准使用要求，并在有效期内。标准设备的输出范围应覆盖被校准的多通道脉冲电流时序测量设备。标准设备的测量扩展不确定度（k=2）应不大于被校设备各参数最大允许误差绝对值或不确定度的1/3。根据所采用的校准方法，选择以下可以满足校准要求的校准设备。6.3.1多通道脉冲电流标准器输出电流幅值范围应覆盖0~8A，最大允许误差或测量不确定度应优于被校多通道脉冲电流时序测量设备的电流幅值测量准确度的1/3。输出脉冲宽度范围应覆盖10ms~500ms，脉宽最大允许误差或测量不确定度应优于被校多通道脉冲电流时序测量设备脉宽测量准确度的1/3。输出通道数应覆盖被校多通道脉冲电流时序测量设备的通道数。通道间输出时间间隔应覆盖0ms~3600s，时间间隔最大允许误差或测量不确定度应优于被校多通道脉冲电流时序测量设备时序测量准确度的1/3。6.3.2标准电流源输出电流幅值范围应覆盖0~8A，最大允许误差或测量不确定度应优于被校多通道脉冲电流时序测量设备的电流幅值测量准确度的1/3。7校准方法7.1.1外观检查目测检查。7.1.2校准前准备1）工作正常性检查通电后，开关、按键、显示屏和各种状态指示灯（标志）应工作正常。2）预热进行校准前，被校仪器及校准用设备应按规定先预热半个小时。7.1.3电流幅值测量示值误差1)对多通道脉冲电流时序测量设备的每个电流测量量程均匀选取3~5个校准点，应包含量程的10%、50%、100%点，也可根据客户需求选择校准点。2)从被校准设备的n个通道中选择第i个通道（i=1,2,3…n）进行校准，按照图3接线，将多通道脉冲电流标准器或者标准电流源接入被校准仪器的第i通道的+、-端。图3电流幅值测量示值误差连接示意图3)设置多通道脉冲电流标准器/标准电流源的输出电流Is为标准值，记录多通道脉冲电流时序测量设备的测量电流值Ix为测量值。4)第i通道的其余校准点按照7.1.3章节步骤2)~3)执行。5)其余通道的校准按照7.1.3章节步骤2)~4)执行。6)电流幅值测量示值误差按下式计算：ΔI=Ix-Is（1）式中：ΔI---被校多通道脉冲电流时序测量设备的电流幅值测量示值误差，A；Ix---被校多通道脉冲电流时序测量设备的电流显示值，A；Is---多通道脉冲电流标准器/恒流源输出的电流标准值，A。7.1.4脉冲宽度测量示值误差1)对多通道脉冲电流时序测量设备的每个脉冲宽度测量量程均匀选取3~5个校准点，应包含量程的10%、50%、100%点，也可根据客户需求选择校准点。2)从被校准设备的n个通道中选择第i个通道（i=1,2,3…n）进行校准，按照图4接线，将多通道脉冲电流标准器接入被校准仪器的第i通道的+、-端。图4脉冲宽度测量示值误差连接示意图3)设置多通道脉冲电流标准器的输出脉冲宽度Ts为标准值，记录多通道脉冲电流时序测量设备的测量脉冲宽度值Tx为测量值。4)第i通道的其余校准点按照7.1.4章节步骤2)~3)执行。5)其余通道的校准按照7.1.4章节步骤2)~4)执行。6)脉冲宽度测量示值误差按下式计算：ΔT=Tx-Ts（2）式中：ΔT---被校多通道脉冲电流时序测量设备的脉冲宽度测量示值误差，ms；Tx---被校多通道脉冲电流时序测量设备的脉冲宽度显示值，ms；Ts---多通道脉冲电流标准器输出的脉冲宽度标准值，ms。7.1.5时序测量示值误差1)对多通道脉冲电流时序测量设备的每个时序测量量程均匀选取3~5个校准点，应包含量程的10%、50%、100%点，也可根据客户需求选择校准点。2)从被校准设备的n个通道中选择i个通道（i=2,3…n）进行校准，通道号分别定义为n1、n2…ni，按照图5接线，将多通道脉冲电流标准器接入被校准仪器i个通道的+、-端。图5时序测量示值误差连接示意图3)以多通道脉冲电流标准器的第n1个通道的上升时刻为标准0时刻，设置其余通道的上升时刻标准值为Ts，记录多通道脉冲电流时序测量设备的测量时序值Tx1、Tx2…Txn-1为测量值。4)时序测量示值误差按下式计算：ΔT1=Tx1-TsΔT2=Tx2-Ts…（4）ΔTn-1=Txn-1-TsΔT=max[ΔT1,ΔT2,…ΔTn-1]式中：ΔT---被校多通道脉冲电流时序测量设备的时序测量示值误差，ms；ΔT1，ΔT2…ΔTn-1---第1,2...n-1个时序测量示值误差，ms；Tx1，Tx2…Txn-1---被校多通道脉冲电流时序测量设备的时序显示值，ms；Ts---多通道脉冲电流标准器输出的时序标准值，ms。8校准结果的处理8.1校准结果的处理经校准的多通道脉冲电流时序测量设备应出具校准证书。校准证书的校准结果记录表格可参照附录A。8.2校准周期建议复校时间间隔为1年。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的，因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。经修理或调整的，应校准后使用。附录A校准结果记录表格环境温度____________相对湿度____________送检单位____________校准日期____________型号____________编号____________生产厂商____________校准气体____________校准人____________审核人____________A.1外观检查表A.1外观及工作正常性检查项目检查结果外观检查A.2电流幅值测量示值误差表A.2电流幅值测量示值误差标称值标准值示值误差测量不确定度(k=2)A.3脉冲宽度测量示值误差表A.3脉冲宽度测量示值误差标称值标准值示值误差测量不确定度(k=2)A.4时序测量示值误差表A.4时序测量示值误差标称值1标称值2….标称值n标准值示值误差测量不确定度(k=2)___________________________附录B测量不确定度评定示例B.1电流幅值测量示值误差不确定度评定B.1.1概述环境条件：温度23.5℃，相对湿度55%测量标准：多通道脉冲电流标准器被测对象：多通道脉冲电流时序测量设备测量方法：采用多通道脉冲电流标准器法，见规范7.1.3。B.1.2数学模型设Is为多通道脉冲电流标准器输出的电流标准值，Ix为被校的多通道脉冲电流时序测量设备测量电流幅值的显示值，则被校多通道脉冲电流时序测量设备的电流幅值测量示值误差：ΔI=Ix－Is（B.1）式中：ΔI---被校多通道脉冲电流时序测量设备的电流幅值测量示值误差，A；Ix---被校多通道脉冲电流时序测量设备的电流显示值，A；Is---多通道脉冲电流标准器/恒流源输出的电流标准值，A。B.1.3不确定度来源1）多通道脉冲电流标准器测量不准确引入的不确定度分量u1；2）多通道脉冲电流时序测量设备电流测量分辨力引入的不确定度分量u2；3）多通道脉冲电流时序测量设备测量重复性引入的不确定度分量u3。B.1.4标准不确定度评定1）多通道脉冲电流标准器的输出不准确引入的不确定度分量u1；多通道脉冲电流标准器的短期稳定性满足±（0.5%×输出值+10mA），在8A输出点最大允许误差为±90mA。按B类方法评定，在区间内为均匀分布，k=√3，则：u_1=50mA/√3=28.87mA（B.2）2）多通道脉冲电流时序测量设备电流幅值测量分辨力引入的不确定度分量u2；参考说明书指标，多通道脉冲电流时序测量设备的电流幅值测量在8A测量点，分辨力为0.01A，故分辨力引入的最大可能误差为±0.005A，按B类方法评定，在区间内为均匀分布，k=√3，则：u_2=5mA/√3=2.89mA（B.3）4）多通道脉冲电流时序测量设备电流幅值测量重复性引入的不确定度分量u3测量结果的重复性引入的不确定度分量，通过多次测量进行A类评定。多通道脉冲电流时序测量设备在8A测试点多次测量的结果如下表所示。用贝塞尔公式计算实验标准偏差。则：s（I_0）=√((∑_(i=1)^10?(I_0i-(I_0)?)^2)/(n-1))（B.4）式中：I_0i---被校多通道脉冲电流时序测量设备的电流幅值测量第i次的测量值，A；(I_0)?---被校多通道脉冲电流时序测量设备的多次电流幅值测量的平均值，A；n---重复测量的次数，这里n=10。表B.1电流幅值测量示值第i次测量12345678910测量值/A8.028.028.028.018.007.998.008.018.018.00根据表B.1中数据，可由贝塞尔公式计算出重复测量的标准偏差：s（I_0）=10.3mA（B.5）B.1.5合成标准不确定度标准不确定度分量的汇总见表B.2。表B.2电流幅值测量示值误差标准不确定度分量表不确定度分量不确定度来源评定方法分布类型k值标准不确定度u1(I)多通道脉冲电流标准器输出不准确引入B均匀分布√328.87mAu2(I)多通道脉冲电流时序测量设备测量分辨力引入B均匀分布√32.89mAu3(I)多通道脉冲电流时序测量设备测量重复性引入A正态分布110.3mA为避免重复计算，多通道脉冲电流时序测量设备测量分辨力引入的不确定度分量和测量重复性引入的不确定度分量只取较大值，由于u3(I)＞u2(I)，固保留u3(I)舍去u2(I)。由于标准不确定度分量各不相关，因此合成标准不确定度为：u_c(I)=√(〖u_1(I)〗^2〖+u_3(I)〗^2)=30.65mA（B.6）B.1.1.6扩展不确定度取包含因子k=2，则扩展不确定度为：U(I)=k〖×u〗_c(I)=2×30.65mA=61.3mA（B.7）B.2脉冲宽度测量示值误差不确定度评定B.2.1概述环境条件：温度23.5℃，相对湿度55%测量标准：多通道脉冲电流标准器被测对象：多通道脉冲电流时序测量设备测量方法：采用多通道脉冲电流标准器法，见规范7.1.4。B.2.2数学模型设Ts为多通道脉冲电流标准器输出的脉冲宽度标准值，Tx为被校的多通道脉冲电流时序测量设备测量脉冲宽度的显示值，则被校多通道脉冲电流时序测量设备的脉冲宽度测量示值误差：ΔT=Tx-Ts（B.8）式中：ΔT---被校多通道脉冲电流时序测量设备的脉冲宽度测量示值误差，ms；Tx---被校多通道脉冲电流时序测量设备的脉冲宽度显示值，ms；Ts---多通道脉冲电流标准器输出的脉冲宽度标准值，ms。B.2.3不确定度来源1）多通道脉冲电流标准器输出不准确引入的不确定度分量u1；2）多通道脉冲电流时序测量设备脉冲宽度测量分辨力引入的不确定度分量u2；3）多通道脉冲电流时序测量设备测量重复性引入的不确定度分量u3。B.2.4标准不确定度评定1）多通道脉冲电流标准器脉冲宽度输出不准确引入的不确定度分量u1；参考测试指标，多通道脉冲电流标准器脉冲宽度的准确度满足±1ms，按B类方法评定，估计为均匀分布，k=√3，则：u_12=1ms/√3=0.58ms（B.9）2）多通道脉冲电流时序测量设备脉冲宽度测量分辨力引入的不确定度分量u2；参考说明书指标，脉冲宽度测量分辨力为0.1ms，故分辨力引入的最大可能误差为±0.05ms，按B类方法评定，在区间内为均匀分布，k=√3，则：u_2=0.05ms/√3=0.029ms（B.10）3）多通道脉冲电流时序测量设备测量重复性引入的不确定度分量u3测量结果的重复性引入的不确定度分量，通过多次测量进行A类评定。在10ms处，脉冲宽度多次测量结果如下表所示。用贝塞尔公式计算标准偏差。则：s（T_0）=√((∑_(i=1)^10?(T_0i-(T_0)?)^2)/(n-1))（B.11）式中：T_0i---被校多通道脉冲电流时序测量设备的第i次的脉冲宽度测量值，ms；(T_0)?---被校多通道脉冲电流时序测量设备的多次脉冲宽度测量值的平均值，ms；n---重复测量的次数，这里n=10。表B.3脉冲宽度测量示值第i次测量12345678910测量值/ms10.310.410.610.610.410.510.410.310.210.5根据表B.3中数据，可由贝塞尔公式计算出重复测量的标准偏差：s（T_0）=0.13ms（B.12）B.2.5合成标准不确定度标准不确定度分量的汇总见表B.4。表B.4脉冲宽度测量示值误差标准不确定度分量表不确定度分量不确定度来源评定方法分布类型k值标准不确定度u1(T)多通道脉冲电流标准器输出不准确引入B均匀分布√30.58msu2(T)多通道脉冲电流时序测量设备脉冲宽度测量分辨力引入B均匀分布√30.029msu3(T)多通道脉冲电流时序测量设备脉冲宽度测量重复性引入A正态分布10.13ms为避免重复计算，多通道脉冲电流时序测量设备测量分辨力引入的不确定度分量和测量重复性引入的不确定度分量只取较大值，由于u3(T)＞u2(T)，固保留u3(T)舍去u2(T)。由于标准不确定度分量各不相关，因此合成标准不确定度为：u_c(T)=√(〖u_1(T)〗^2〖+u_3(T)〗^2)=0.594ms（B.13）B.2.6扩展不确定度取包含因子k=2，则扩展不确定度为：U(T)=k〖×u〗_c(T)=2×0.594ms=1.19ms（B.14）B.3时序测量示值误差不确定度评定B.3.1概述环境条件：温度23.5℃，相对湿度55%测量标准：多通道脉冲电流标准器被测对象：多通道脉冲电流时序测量设备测量方法：采用多通道脉冲电流标准器法，见规范7.1.5。B.3.2数学模型设Ts为多通道脉冲电流标准器输出的时序标准值，Tx1,Tx2,...Txn-1为被校的多通道脉冲电流时序测量设备多个通道的时序显示值，则被校多通道脉冲电流时序测量设备的时序测量示值误差：ΔT1=Tx1-TsΔT2=Tx2-Ts…（B.15）ΔTn-1=Txn-1-TsΔT=max[ΔT1,ΔT2,…ΔTn-1]式中：ΔT---被校多通道脉冲电流时序测量设备的时序测量示值误差，ms；ΔT1，ΔT2…ΔTn-1---第1,2...n-1个通道时序测量示值误差，ms；Tx1，Tx2…Txn-1---被校多通道脉冲电流时序测量设备的第1,2...n-1个通道时序显示值，ms；Ts---多通道脉冲电流标准器输出的时序标准值，ms。B.3.3不确定度来源1）多通道脉冲电流标准器输出不准确引入的不确定度分量u1；2）多通道脉冲电流时序测量设备时序测量分辨力引入的不确定度分量u2；3）多通道脉冲电流时序测量设备测量重复性引入的不确定度分量u3。B.3.4标准不确定度评定1）多通道脉冲电流标准器输出不准确引入的不确定度分量u1；参考测试指标，多通道脉冲电流标准器时序输出的准确度满足±1ms，按B类方法评定，估计为均匀分布，k=√3，则：u_1=1ms/√3=0.58ms（B.16）2）多通道脉冲电流时序测量设备时序测量分辨力引入的不确定度分量u2；参考说明书指标，时序测量分辨力为0.1ms，故分辨力引入的最大可能误差为±0.05ms，按B类方法评定，在区间内为均匀分布，k=√3，则：u_3=0.05ms/√3=0.029ms（B.17）3）多通道脉冲电流时序测量设备测量重复性引入的不确定度分量u3测量结果的重复性引入的不确定度分量，通过多次测量进行A类评定。在100ms处，时序测量多次测量结果如下表所示。用贝塞尔公式计算实验标准偏差。则：s（T_0）=√((∑_(i=1)^10?(T_0i-(T_0)?)^2)/(n-1))（B.18）式中：T_0i---被校多通道脉冲电流时序测量设备的第i次的时序测量值，ms；(T_0)?---被校多通道脉冲电流时序测量设备的多次时序测量值的平均值，ms；n---重复测量的次数，这里n=10。表B.5时序测量示值第i次测量12345678910测量值/ms100.8100.5100.2100.4100.6100.1100.5100.7100.3100.1根据表B.5中数据，可由贝塞尔公式计算出重复测量的标准偏差：s（T_0）=0.24ms（B.19）B.2.5合成标准不确定度标准不确定度分量的汇总见表B.6。表B.6时序测量示值误差标准不确定度分量表不确定度分量不确定度来源评定方法分布类型k值标准不确定度u1(T)多通道脉冲电流标准器输出不准确引入B均匀分布√30.58msu2(T)多通道脉冲电流时序测量设备时序测量分辨力引入B均匀分布√30.029msu3(T)多通道脉冲电流时序测量设备时序测量重复性引入A正态分布10.24ms为避免重复计算，多通道脉冲电流时序测量设备测量分辨力引入的不确定度分量和测量重复性引入的不确定度分量只取较大值，由于u3(T)＞u2(T)，固保留u3(T)舍去u2(T)。由于标准不确定度分量各不相关，因此合成标准不确定度为：u_c(T)=√(〖u_1(T)〗^2〖+u_3(T)〗^2)=0.63ms（B.20）B.2.6扩展不确定度取包含因子k=2，则扩展不确定度为：U(T)=k〖×u〗_c(T)=2×0.63ms=1.26ms（B.21）____________________________?附录C多通道脉冲电流标准器C.1概述多通道脉冲电流标准器具备多通道的脉冲电流输出功能，其中各通道脉冲电流的幅值、脉冲宽度、不同通道电流脉冲的输出时序可通过上位机软件进行设置。多通道脉冲电流的输出时序可分为两种情况，一种情况为同步输出模式，如图C.1所示；另一种情况为不同通道的脉冲电流输出时刻不同，如图C.2所示。通过上位机软件设置，实现电流标准量值、脉冲宽度标准量值、时序标准量值的输出，用于多通道脉冲电源时序测量设备的计量校准和量值溯源工作。图C.1同步输出模式示意图图C.2通道间有时间间隔输出模式示意图C.2技术指标多通道脉冲电流标准器的电流标准量值、脉冲宽度标准量值、时序标准量值的测量扩展不确定度（k=2）应不大于被校多通道脉冲电流时序测试设备相应计量特性最大允许误差绝对值或允许范围的1/3。——————————以下空白