陳文星

（廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院，廣州 510220）

概述

本方法適用于在設(shè)計上具有相應(yīng)燈的標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的工作特性的基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的校準(zhǔn)。該鎮(zhèn)流器的用途是檢驗鎮(zhèn)流器、選擇基準(zhǔn)燈及檢驗在標(biāo)準(zhǔn)化條件下生產(chǎn)的燈；其基本特性是在額定頻率下具有穩(wěn)定的電壓/電流比，相對不受電流、溫度和周圍磁場變化的影響。按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的主要計量特性是電壓/電流比和功率因數(shù)。

1 校準(zhǔn)條件

1.1 環(huán)境條件

校準(zhǔn)基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的環(huán)境條件應(yīng)滿足以下要求：

環(huán)境溫度：20℃±5℃。

環(huán)境濕度：30%RH～70%RH。

周圍無影響測量的強電場和交變磁場。

1.2 計量標(biāo)準(zhǔn)器

1.2.1 基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的校準(zhǔn)裝置由變頻穩(wěn)壓電源、交流調(diào)壓器、交流標(biāo)準(zhǔn)電壓表、交流標(biāo)準(zhǔn)電流表、交流標(biāo)準(zhǔn)功率表組成，其校準(zhǔn)裝置的擴(kuò)展不確定度應(yīng)小于被校準(zhǔn)對象基本誤差限值的1/3。

1.2.2 變頻穩(wěn)壓電源的穩(wěn)定性：電源電壓和適用于基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的頻率應(yīng)穩(wěn)定保持在±0.5%的變化幅度內(nèi)，但是在實際測量期間，電壓的調(diào)節(jié)幅度應(yīng)在規(guī)定實驗電壓的±0.2%之內(nèi)。

1.2.3 作為標(biāo)準(zhǔn)用的交流電壓表、交流電流表、交流功率表的允許誤差應(yīng)小于被?；鶞?zhǔn)鎮(zhèn)流器允許誤差的1/ 5～1/10。

2 校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法

2.1 校準(zhǔn)項目

校準(zhǔn) 試驗項目：外觀檢查、電壓/電流比、功率因數(shù)。

2.2 校準(zhǔn)方法

2.2.1 外觀檢查

檢查基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器，其銘牌應(yīng)清晰耐久地標(biāo)出：①完整的“基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器”字樣；②來源標(biāo)志，該標(biāo)志可以是商標(biāo)或制造商名稱；③產(chǎn)品序號；④燈的額定功率或燈的型號及校準(zhǔn)電流；⑤ 額定電源電壓和頻率。

2.2.2 電壓/電流比基本誤差校準(zhǔn)

2.2.2 .1 校準(zhǔn)點的選取

無論是固定式阻抗基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器還是可調(diào)式阻抗基 準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的每個規(guī)格的校準(zhǔn)點應(yīng)至少包括50%In、100%In、115%In（In為基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的額定校準(zhǔn)電流）三個點，或由校準(zhǔn)用戶指定增減校準(zhǔn)點。

2.2.2 .2 電壓/電流比的技術(shù)要求

基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的電壓/電流比應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)GB/T 10682和GB/T 17262中相應(yīng)燈的參數(shù)表所給定的值，并應(yīng)滿足下述公差：

1）在校準(zhǔn)電流下，公差為±0.5%；

2）在校準(zhǔn)電流的50%～115%的其他任一電流下，公差為±3%。

2.2.2 .3 電壓/電流比的測量線路圖

交流標(biāo)準(zhǔn)電壓表、交流標(biāo)準(zhǔn)電流表能滿足允許誤差要求，并且交流標(biāo)準(zhǔn)電壓表的輸入電阻要足夠大并滿足流過它的電流應(yīng)小于標(biāo)稱 工作電流的0.05%；電流線路應(yīng)具有足夠低的阻抗，以便使電纜的電阻效應(yīng)的電壓降不超過基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的標(biāo)稱電壓的0.05%。當(dāng)滿足上述條件時，電壓/電流比的測量線路可采用如圖1線路。

2.2.2 .4 電壓/電流比基本誤差校準(zhǔn)過程

圖1 電壓/電流比的測量線路

按照圖1所示連接好線路；設(shè)置變頻電源的輸出電壓和頻率與基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的標(biāo)稱額定電壓和頻率基本一致，將交流調(diào)壓器調(diào)到零位，啟動電源輸出；調(diào)節(jié)交流調(diào)壓器的輸出電壓，觀察標(biāo)準(zhǔn)電流表的讀數(shù)，使電流分別為基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的額定校準(zhǔn)電流的50% In、100%In、115%In（In為基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的額定校準(zhǔn)電流），并分別讀取交流標(biāo)準(zhǔn)電壓表、交流標(biāo)準(zhǔn)電流表對應(yīng)的電壓讀數(shù)和電流讀數(shù)，取三次讀數(shù)的平均值作為測量結(jié)果，按照下式便可計算出基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的電壓／電流比（阻抗Zn）。

式中：

Un——標(biāo)準(zhǔn)交流電壓表實際值；

In——標(biāo)準(zhǔn)交流電流表實際值。

則電壓/電流比的絕對誤差為：

△Z= Zx－Zn

電壓/電流比的相對誤差用百分?jǐn)?shù)表示為:

式中：

Zx——被檢基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的阻抗標(biāo)稱值；

Zn——被檢基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的阻抗實際值。

2.2.3 功率因數(shù)基本誤差校準(zhǔn)

2.2.3 .1 校準(zhǔn)點的選取

無論是固定式阻抗基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器還是可調(diào)式阻抗基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的每個規(guī)格的校準(zhǔn)點應(yīng)至少包括50%In、100%In、115%In（In為基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的額定校準(zhǔn)電流）三個電壓/電流比校準(zhǔn)點下的功率因數(shù)，或由校準(zhǔn)用戶指定增減電壓/電流比校準(zhǔn)點下的功率因數(shù)。

2.2.3 .2 功率因數(shù)的技術(shù)要求

基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)GB/T 10682和GB/T 17262中相應(yīng)燈的參數(shù)表所給定的值，并應(yīng)滿足±0.005的公差。

2.2.3 .3 功率因數(shù)的測量線路圖

交流標(biāo)準(zhǔn)功率表的功率因數(shù)的最大允許誤差應(yīng)小于被校準(zhǔn)對象基本誤差限值的1/5。當(dāng)滿足上述條件時，功率因數(shù)的測量線路可采用如圖2線路。

2.2.3 .4 功率因數(shù)基本誤差校準(zhǔn)過程

按照圖2所示連接好線路；設(shè)置變頻電源的輸出電壓和頻率與基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的標(biāo)稱額定電壓和頻率基本一致，將交流調(diào)壓器調(diào)到零位，啟動電源輸出；調(diào)節(jié)交流調(diào)壓器的輸出電壓，觀察標(biāo)準(zhǔn)電流表的讀數(shù)，使電流分別為基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的額定校準(zhǔn)電流的50%In、100%In、115%In（In為基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的額定校準(zhǔn)電流），并讀取標(biāo)準(zhǔn)交流功率表的功率因數(shù)的讀數(shù)，功率因數(shù)的基本誤差按下列公式計算：

△cosφ=cosφx－cosφn

式中：

cosφx——被檢基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的功率因數(shù)標(biāo)稱值；

cosφn——被檢基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的功率因數(shù)實際值。

3 阻抗校準(zhǔn)結(jié)果的不確定度評定

3.1 測量標(biāo)準(zhǔn)及被測對象

測量標(biāo)準(zhǔn)：工頻數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)表,型號JX1904，測量范圍3V～750V；標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字多用表，型號8508A，測量范圍20mA～20A。

被測對象：標(biāo)稱功率6 5 W；額定電壓2 2 0 V（f=50Hz）；校準(zhǔn)電流0.670A；電壓/電流比240Ω；功率因數(shù)0.10的基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器。

3.2 數(shù)學(xué)模型

在標(biāo)準(zhǔn)條件下，當(dāng)忽略電源電壓、溫度、濕度、電磁場變化帶來的影響時，電壓/電流比（阻抗）實際值的數(shù)學(xué)模型為：

式中：

Zn——被檢基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的阻抗實際值；

Un——標(biāo)準(zhǔn)表交流電壓實際值；

In——標(biāo)準(zhǔn)表交流電流實際值。

圖2 功率因數(shù)的測量線路

3.3 方差和靈敏系數(shù)

靈敏系數(shù)：

3.4 不確定度的來源及評定

3.4.1 測量不確定度的主要來源有：

根據(jù)數(shù)學(xué)模型，被?；鶞?zhǔn)鎮(zhèn)流器電壓/電流比（阻抗）測量結(jié)果的不確定度取決于輸入量Un、In的不確定度。

3.4.1 .1 輸入量Un的標(biāo)準(zhǔn)不確定度來源主要有：

1）工頻數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)表的電壓分辨力、交流電壓源穩(wěn)定度、環(huán)境干擾等隨即效應(yīng)使交流電壓測量不重復(fù)引入的不確定度分量u1(Un)，可用A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定；

2）由工頻數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)表的最大允許誤差引入的不確定度分量u2(Un)，可用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定；

3）由電流線路的電壓降引入的不確定度分量u3(Un)，可用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定；

3.4.1 .2 輸入量In的標(biāo)準(zhǔn)不確定度來源主要有：

1）由標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字多用表的電流的分辨力、交流電壓源穩(wěn)定度、環(huán)境干擾等隨即效應(yīng)使交流電流測量不重復(fù)引入的不確定度分量u1(In)，可用A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定；

2）由標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字多用表的最大允許誤差引入的不確定度分量u2(In)，可用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定；

3）由流過工頻數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)表的電流引入的不確定度分量u3(In)，可用B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定；

3.4.2 測量不確定度的評定：

3.4.2 .1 輸入量Un的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定

1）在重復(fù)性條件下，對基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器兩端的交流電壓重復(fù)測量10次，得測量列數(shù)據(jù)，據(jù)此計算標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1(Un)如表1所示。

2）由工頻數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)表的最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2(Un)的評定

根據(jù)工頻數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)表的技術(shù)指標(biāo)，計算測量160V交流電壓的最大允許誤差，其分布區(qū)間的半寬為α ,在區(qū)間[-α , α]服從均勻分布，得評定點的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2(Un)如下表2所示。

3）電流線路的電壓降引入的不確定分量u3(Un)的評定

根據(jù)基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器電壓/電流比的校準(zhǔn)方法可知：電流線路應(yīng)具有足夠低的阻抗，以便使電纜的電阻效應(yīng)的電壓降不超過基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的標(biāo)稱電壓的0.05%。其分布區(qū)間的半寬為α=0.05%×160V=0.08V ，在區(qū)間[-α , α]服從均勻分布，得標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3(Un)：

因輸入量Un的測量不確定度各分量彼此獨立，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

那么由Un引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定 urel(Un)為：

3.4.2 .2 輸入量In的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定

1）在重復(fù)性條件下，對流過基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器的交流電流重復(fù)測量10次，得測量列數(shù)據(jù)，據(jù)此計算標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1(In)如表3所示。

表1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1(Un)

表2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2(Un)

表3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1(In)

2）由多功能交流標(biāo)準(zhǔn)表的電流的最大允許誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2(In)的評定

根據(jù)由標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字多用表的技術(shù)指標(biāo)，計算測量0.67A交流電流的最大允許誤差，其分布區(qū)間的半寬為α ,在區(qū)間[-α , α]服從均勻分布，得評定點的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2(In)如表4所示。

3）流過標(biāo)準(zhǔn)電壓表的電流引入的不確定度分量u3(In)的評定

根據(jù)基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器電壓/電流比的校準(zhǔn)方法可知：電壓表輸入阻抗足夠大并滿足流過它的電流應(yīng)小于標(biāo)稱工作電流的0.0 5%。其分布區(qū)間的半寬為α=0.05%×0.67A=0.0004A ,在區(qū)間[-α , α]服從均勻分布，得標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u3(In)

因輸入量In的測量不確定度各分量彼此獨立，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

表5 標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

那么由In引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定為：

3.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

3.5.1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表，見表5。

3.5.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算

因測量不確定度各輸入量彼此獨立，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

3.6 擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2, 擴(kuò)展不確定度由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度乘以包含因子得到：

由型號為JX1904的工頻數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)表和型號8508A標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字多用表組成的校準(zhǔn)裝置，在校準(zhǔn)基準(zhǔn)鎮(zhèn)流器電壓/電流比（阻抗）時，由標(biāo)準(zhǔn)器及環(huán)境條件引起的測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度小于被校準(zhǔn)對象基本誤差限值的1/3。

[1]JJF 1059.1-2012, 測量不確定度評定與表示[S].

[2]GB/T 10682-2010, 雙端熒光燈 性能要求[S].

[3]GB/T 17262-2011, 單端熒光燈 性能要求[S].

[4]GB/T 14044-2008 ,管形熒光燈用鎮(zhèn)流器 性能要求[S].

[5]GB/T 15144-2009 ,管形熒光燈用交流電子鎮(zhèn)流器 性能要求[S].