【摘要】多功能校準(zhǔn)器包括電壓/電流、頻率、溫度、壓力和阻抗校準(zhǔn)器等多種類型，各自服務(wù)于特定的測量需求。校準(zhǔn)過程涉及將設(shè)備讀數(shù)與已知標(biāo)準(zhǔn)進行比對，旨在鑒定和記錄偏差。校準(zhǔn)方案的設(shè)計應(yīng)遵循準(zhǔn)確性、一致性、可追溯性、適應(yīng)性、經(jīng)濟性和安全性原則。方案包括目標(biāo)設(shè)定、標(biāo)準(zhǔn)選擇、方法開發(fā)、環(huán)境控制、數(shù)據(jù)記錄和文檔化等要素。校準(zhǔn)周期的確定需考慮設(shè)備使用頻率、歷史性能、制造商推薦和成本效益。

【關(guān)鍵詞】多功能校準(zhǔn)器；電學(xué)計量；校準(zhǔn)過程；準(zhǔn)確性

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.04.065

Discussion on the Calibration Scheme of Multifunctional Calibrators in Electrical Metrology

HAI Jia

（Shaoyang City Commodity Quality Supervision and Inspection Institute， Shaoyang 422000， China）

Abstract： Multi functional calibrators include various types such as voltage/current， frequency， temperature， pressure， and impedance calibrators， each serving specific measurement needs. The calibration process involves comparing device readings with known standards， with the aim of identifying and recording deviations. The design of calibration plans should follow the principles of accuracy， consistency， traceability， adaptability， economy， and safety. The plan includes elements such as goal setting， standard selection， method development， environmental control， data recording， and documentation. The determination of calibration cycle needs to consider equipment usage frequency， historical performance， manufacturer recommendations， and cost-effectiveness.

Keywords： multi functional calibrator； electrical metrology； calibration process； accuracy

校準(zhǔn)器的使用對確保測量儀器的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。它為測量設(shè)備提供精確的參考值，幫助確定和修正儀器的誤差，從而保證了測量的準(zhǔn)確性和一致性。準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)是科學(xué)研究、質(zhì)量控制、工業(yè)生產(chǎn)以及安全監(jiān)測等工作的基礎(chǔ)。校準(zhǔn)器能夠驗證和保障測量設(shè)備滿足特定的標(biāo)準(zhǔn)和性能要求，確保了測量結(jié)果的可靠性，降低了因測量誤差引發(fā)的風(fēng)險和產(chǎn)生的成本，它對于維護產(chǎn)品和服務(wù)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，增強用戶信任以及確保法規(guī)遵從性起著至關(guān)重要的作用。

1常見的多功能校準(zhǔn)器類型

在電學(xué)計量領(lǐng)域，多功能校準(zhǔn)器是一種關(guān)鍵的設(shè)備，其主要用于校準(zhǔn)和檢驗各類電測量儀器。這些校準(zhǔn)器的種類多樣，每種都有其獨特的功能和應(yīng)用范圍。電壓/電流校準(zhǔn)器是最普遍的類型之一。這類校準(zhǔn)器能提供精確的電壓和電流輸出，用于校準(zhǔn)數(shù)字萬用表、電流表、電壓表等測量儀器。它們能夠模擬不同的電壓和電流水平，確保被校準(zhǔn)儀器的精度和準(zhǔn)確性。另一種常見類型是頻率校準(zhǔn)器，專門用于校準(zhǔn)頻率測量儀器。這類校準(zhǔn)器能夠生成精確的頻率信號，幫助校準(zhǔn)頻率計、時鐘和其他與頻率相關(guān)的測量設(shè)備。溫度校準(zhǔn)器也是一種重要的多功能校準(zhǔn)器。它們通過模擬不同的溫度值，用于校準(zhǔn)熱電偶、溫度計和其他溫度測量設(shè)備。溫度校準(zhǔn)器通常具有高度精確性，能夠在廣泛的溫度范圍內(nèi)進行校準(zhǔn)。還有如壓力校準(zhǔn)器和阻抗校準(zhǔn)器等專用類型。壓力校準(zhǔn)器用于校準(zhǔn)壓力表和其他壓力測量設(shè)備，而阻抗校準(zhǔn)器則適用于阻抗和電阻測量[1]。

2校準(zhǔn)器校準(zhǔn)的基本原理

2.1校準(zhǔn)的定義與目的

校準(zhǔn)在電學(xué)計量中扮演著至關(guān)重要的角色。校準(zhǔn)的定義可概括為一種比對過程，其中測量設(shè)備的讀數(shù)與已知標(biāo)準(zhǔn)之間的偏差被確定和記錄下來。此過程的核心是測量設(shè)備能夠提供準(zhǔn)確和一致的讀數(shù)。校準(zhǔn)的目的主要集中在以下幾個關(guān)鍵方面。第一，它保證測量設(shè)備在其工作范圍內(nèi)保持準(zhǔn)確性。通過與標(biāo)準(zhǔn)值比較，可以識別出任何可能存在的誤差或偏差，并據(jù)此進行必要的調(diào)整或修正。第二，校準(zhǔn)還有助于保持和提高測量結(jié)果的可靠性。在高精度的測量領(lǐng)域，即使是微小的誤差也可能導(dǎo)致重大問題。因此，定期校準(zhǔn)確保設(shè)備持續(xù)保持在最佳狀態(tài)是至關(guān)重要的。第三，校準(zhǔn)是遵守行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的重要步驟。醫(yī)療、制造等領(lǐng)域的檢測，以及實驗室檢測都要求對設(shè)備進行定期校準(zhǔn)，以符合特定標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求。這不僅提升了操作的安全性，還保證了產(chǎn)品和服務(wù)的質(zhì)量。第四，校準(zhǔn)有助于識別和預(yù)防設(shè)備的潛在問題。通過定期檢查和校準(zhǔn)，可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備磨損或其他故障情況，并在造成更大損失之前進行干預(yù)。

2.2校準(zhǔn)與校正的區(qū)別

在電學(xué)計量領(lǐng)域，校準(zhǔn)和校正這兩個術(shù)語常常被提及，但它們代表著不同的概念和過程。理解這兩者之間的區(qū)別對于確保測量設(shè)備的準(zhǔn)確性和可靠性至關(guān)重要。校準(zhǔn)是一種比對和評估過程。它是將測量設(shè)備的讀數(shù)與一個已知的標(biāo)準(zhǔn)或參考值進行比較，從而確定設(shè)備的準(zhǔn)確度。校準(zhǔn)的結(jié)果通常表現(xiàn)為一系列數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)顯示了設(shè)備在不同操作點的性能。這個過程并不直接涉及調(diào)整或改變設(shè)備的設(shè)置或操作。校準(zhǔn)的主要目的是識別和記錄差異，而不是對設(shè)備進行任何改動。相比之下，校正則是一個調(diào)整過程。當(dāng)通過校準(zhǔn)過程識別到測量設(shè)備的讀數(shù)存在偏差時，接下來就需要對設(shè)備進行校正。校正涉及對設(shè)備進行實際的物理或軟件調(diào)整，以消除或減少偏差。這一過程的目的是修改設(shè)備的性能，使其更加接近于理想或標(biāo)準(zhǔn)的操作條件。簡而言之，校準(zhǔn)是關(guān)于測量和評估設(shè)備性能的過程，而校正則是基于校準(zhǔn)結(jié)果所進行的調(diào)整和優(yōu)化操作。校準(zhǔn)確保了對設(shè)備性能的深入了解，而校正則是基于這些了解來提升設(shè)備性能的實際步驟。

2.3校準(zhǔn)的基本步驟

校準(zhǔn)作為一種精確的測量過程，在電學(xué)計量領(lǐng)域占據(jù)著核心地位。其基本步驟是一個綜合性的流程，旨在確保測量設(shè)備能夠提供準(zhǔn)確且一致的讀數(shù)。以下是校準(zhǔn)過程的主要步驟，展示了從開始到結(jié)束的全過程。第一，進行校準(zhǔn)之前的準(zhǔn)備工作。這包括確保所需的校準(zhǔn)設(shè)備和工具都處于良好狀態(tài)，并且根據(jù)需要進行預(yù)熱。同時，檢查被校準(zhǔn)設(shè)備的物理狀況，確保其無損傷且清潔，以避免任何外部因素影響校準(zhǔn)結(jié)果。第二，設(shè)置校準(zhǔn)環(huán)境。溫度、濕度、電磁干擾等環(huán)境因素會對校準(zhǔn)結(jié)果產(chǎn)生影響，因而需要在一個良好的環(huán)境中進行校準(zhǔn)。保持穩(wěn)定的環(huán)境條件有助于提高校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。第三，進行實際的校準(zhǔn)操作。將被校準(zhǔn)的設(shè)備連接到校準(zhǔn)器或標(biāo)準(zhǔn)儀器，根據(jù)設(shè)備的類型和所需的準(zhǔn)確度逐步進行多點校準(zhǔn)。這意味著在設(shè)備的整個測量范圍內(nèi)，選擇多個點進行比對和記錄。每個點的測量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值進行比較，記錄下差異和偏差。在校準(zhǔn)過程中，重復(fù)性和一致性檢查至關(guān)重要，因而需要多次在同一點進行測量，以確保結(jié)果的一致性。這有助于識別任何潛在的系統(tǒng)性錯誤或隨機誤差。第四，校準(zhǔn)完成后記錄和分析數(shù)據(jù)。校準(zhǔn)過程中收集的數(shù)據(jù)需要詳細(xì)記錄，包括每個測量點的讀數(shù)和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值。這些數(shù)據(jù)隨后用于分析設(shè)備的整體性能，包括其準(zhǔn)確度和可能的誤差范圍。第五，生成校準(zhǔn)報告。這份報告詳細(xì)記錄了校準(zhǔn)過程、結(jié)果以及建議。如果設(shè)備存在顯著偏差，報告中還會包括校正的建議。校準(zhǔn)報告不僅對當(dāng)前操作有重要價值，還可作為未來校準(zhǔn)和維護的重要參考文獻(xiàn)[2]。

3校準(zhǔn)方案的設(shè)計

3.1校準(zhǔn)方案的制定原則

制定校準(zhǔn)方案需要遵循一系列的原則。這些原則確保校準(zhǔn)過程有效，同時還滿足特定的質(zhì)量和精度要求。以下是制定校準(zhǔn)方案時應(yīng)考慮的原則。第一，準(zhǔn)確性原則。校準(zhǔn)方案必須能夠提供足夠的精度，以確保測量設(shè)備的讀數(shù)與已知標(biāo)準(zhǔn)或參考值之間的偏差被準(zhǔn)確識別。第二，一致性原則。校準(zhǔn)方案應(yīng)保證在不同時間和條件下重復(fù)進行時，能夠產(chǎn)生一致的結(jié)果。這意味著在方案設(shè)計時必須考慮環(huán)境條件的控制，如溫度、濕度和電磁干擾，以及確保使用的校準(zhǔn)方法和設(shè)備的穩(wěn)定性。第三，可追溯性原則。校準(zhǔn)方案中使用的所有標(biāo)準(zhǔn)和參考值應(yīng)可追溯到國際或國家標(biāo)準(zhǔn)。這確保了校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和權(quán)威性，特別是在滿足法規(guī)要求和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的情況下至關(guān)重要[3]。第四，適應(yīng)性原則。校準(zhǔn)方案能夠適應(yīng)不同類型的設(shè)備和測量需求。不同的測量設(shè)備可能需要不同的校準(zhǔn)方法和步驟，因而在方案設(shè)計時應(yīng)考慮到這些差異，確保方案對各種設(shè)備都有效。第五，經(jīng)濟性原則。校準(zhǔn)方案應(yīng)在確保準(zhǔn)確性和可靠性的同時，考慮成本效益，優(yōu)化校準(zhǔn)流程，并采用性價比高的設(shè)備和技術(shù)。第六，安全性原則。在校準(zhǔn)過程中，應(yīng)確保操作人員的安全以及設(shè)備的安全。這包括遵守合理的操作程序，采用適當(dāng)?shù)陌踩胧?，以及對潛在風(fēng)險進行充分的評估和預(yù)防。

3.2校準(zhǔn)方案的基本要素

校準(zhǔn)方案的制定是一個細(xì)致而復(fù)雜的過程，涉及多個關(guān)鍵要素。這些要素共同構(gòu)成了一個完整的校準(zhǔn)方案，確保測量設(shè)備的準(zhǔn)確性和一致性。以下是校準(zhǔn)方案的基本要素。第一，目標(biāo)設(shè)定。這是校準(zhǔn)方案的起點，明確了校準(zhǔn)的目的和預(yù)期結(jié)果。目標(biāo)設(shè)定包括識別需要校準(zhǔn)的設(shè)備類型、所需的準(zhǔn)確度水平，以及校準(zhǔn)的應(yīng)用領(lǐng)域。目標(biāo)設(shè)定對整個方案的設(shè)計至關(guān)重要。第二，標(biāo)準(zhǔn)選擇。校準(zhǔn)方案需要選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)或參考值，這些標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)能夠提供足夠的精度和可追溯性。標(biāo)準(zhǔn)的選擇取決于被校準(zhǔn)設(shè)備的類型和性能要求，以及校準(zhǔn)的應(yīng)用環(huán)境。第三，方法開發(fā)。這涉及確定校準(zhǔn)的具體步驟和流程。方法的選擇應(yīng)根據(jù)設(shè)備的特性和校準(zhǔn)目標(biāo)，確保能夠準(zhǔn)確地評估設(shè)備的性能。方法開發(fā)還包括確定校準(zhǔn)點的數(shù)量和分布，以及校準(zhǔn)的頻率。第四，環(huán)境控制。校準(zhǔn)工作通常需要在良好的環(huán)境中進行，以避免外部因素如溫度、濕度或電磁干擾等影響校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，方案設(shè)計時需考慮如何控制和監(jiān)測這些環(huán)境因素。第五，數(shù)據(jù)記錄和分析。校準(zhǔn)過程中收集的所有數(shù)據(jù)都需要被準(zhǔn)確記錄并進行系統(tǒng)的分析，這包括測量結(jié)果、設(shè)備的響應(yīng)，以及與參考標(biāo)準(zhǔn)之間的比較。數(shù)據(jù)分析有助于識別設(shè)備的性能趨勢和潛在問題。第六，校準(zhǔn)報告。校準(zhǔn)結(jié)果需要被詳細(xì)記錄在校準(zhǔn)報告中。這些報告不僅提供了設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)，還作為未來校準(zhǔn)和維護的重要參考[4]。

3.3校準(zhǔn)周期的確定

校準(zhǔn)周期是校準(zhǔn)管理中的一個關(guān)鍵組成部分。校準(zhǔn)周期指的是兩次連續(xù)校準(zhǔn)之間的時間間隔，其確定涉及多個因素。校準(zhǔn)周期旨在確保測量設(shè)備始終保持在最佳性能狀態(tài)，同時避免不必要的重復(fù)校準(zhǔn)。以下是校準(zhǔn)周期確定的關(guān)鍵考慮因素。第一，設(shè)備的使用頻率和使用條件。頻繁使用或在苛刻環(huán)境下操作的設(shè)備更容易出現(xiàn)性能偏差，因而需要增加該設(shè)備的校準(zhǔn)頻次。相比之下，使用頻率較低或在穩(wěn)定環(huán)境中使用的設(shè)備，其校準(zhǔn)周期可以相對延長。第二，設(shè)備的歷史性能和校準(zhǔn)記錄。如果歷史數(shù)據(jù)顯示設(shè)備在長時間內(nèi)保持穩(wěn)定的性能，那么可以考慮延長校準(zhǔn)周期。反之，如果設(shè)備在過去的校準(zhǔn)中顯示出較大的偏差或不穩(wěn)定性，可能需要縮短校準(zhǔn)周期。第三，制造商的推薦和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。制造商通常會提供設(shè)備的推薦校準(zhǔn)周期，這基于他們對設(shè)備性能和耐用性的理解。此外，特定行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)或法規(guī)可能對某些類型的設(shè)備設(shè)定了最小校準(zhǔn)周期。第四，經(jīng)濟考量。雖然頻繁的校準(zhǔn)有助于保持設(shè)備的準(zhǔn)確性，但也會增加成本和停機時間。因此，確定校準(zhǔn)周期時需要在確保設(shè)備性能和控制成本之間找到平衡點。

4結(jié)束語

在電學(xué)計量領(lǐng)域，多功能校準(zhǔn)器的正確應(yīng)用和校準(zhǔn)管理是確保測量設(shè)備性能的關(guān)鍵。校準(zhǔn)器不僅提高了測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，而且通過可靠的校準(zhǔn)結(jié)果，提升了整個測量行業(yè)的信譽度。展望未來，隨著技術(shù)的進步和測量需求的提升，校準(zhǔn)器的精確性和多功能性將持續(xù)得到強化。校準(zhǔn)方案的優(yōu)化和校準(zhǔn)周期的合理確定將進一步提升效率并降低成本。安全性和可追溯性將繼續(xù)作為校準(zhǔn)過程中的關(guān)鍵考慮因素，以適應(yīng)技術(shù)和法規(guī)要求的不斷演變。

【參考文獻(xiàn)】

[1]楊智麟.研究電學(xué)計量中多功能校準(zhǔn)器的校準(zhǔn)方案[J].探索科學(xué)，2020（5）：285-286.

[2]賈立坡.研究電學(xué)計量中多功能校準(zhǔn)器的校準(zhǔn)方案[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2019（34）：27.

[3]劉暢，王子鵬.電學(xué)計量中多功能校準(zhǔn)器的校準(zhǔn)方法[J].中國標(biāo)準(zhǔn)化，2017（20）：225-226.

[4]康艷.解析電學(xué)計量中多功能校準(zhǔn)器的校準(zhǔn)方法[J].民營科技，2018（8）：143.

【作者簡介】

海佳，男，1978年出生，工程師，學(xué)士，研究方向為計量檢定、校準(zhǔn)。

（編輯：李加鵬）