摘 要：本文依據(jù)數(shù)字多用表校準(zhǔn)規(guī)范，結(jié)合手持式數(shù)字多用表的技術(shù)指標(biāo)和實際測量情況，對直流電流的測量結(jié)果進(jìn)行不確定度評定，并對校準(zhǔn)過程中遇到的常見問題給出解決對策，為手持式數(shù)字多用表量值傳遞的準(zhǔn)確可靠提供保障。

關(guān)鍵詞：數(shù)字多用表，標(biāo)準(zhǔn)不確定度，校準(zhǔn)

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2025.01.041

0 引 言

隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，很多非電學(xué)物理量可以轉(zhuǎn)化為便于傳輸、處理、控制的電信號，因此電信號的準(zhǔn)確可靠尤為重要。本文以FLUKE手持式數(shù)字多用表為例，介紹了其測量結(jié)果的不確定度評定，以及校準(zhǔn)過程中遇到的常見問題并給出解決對策，減少了手持式數(shù)字多用表在使用過程中出現(xiàn)重復(fù)性差、準(zhǔn)確性低等情況。

1 數(shù)字多用表的校準(zhǔn)

1.1 校準(zhǔn)依據(jù)

JJF 1587—2016《數(shù)字多用表校準(zhǔn)規(guī)范》。

1.2 校準(zhǔn)方法

選用主要計量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備為數(shù)字多功能校準(zhǔn)源5520A（以下簡稱多功能源），采用標(biāo)準(zhǔn)源法，對被校數(shù)字多用表（DMM）的交直流電壓、交直流電流、電阻的示值誤差進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)原理實物圖如圖1所示。首先對被校DMM進(jìn)行外觀及通電檢查，然后按照廠家說明書進(jìn)行預(yù)熱預(yù)調(diào)，多功能源也需要預(yù)熱預(yù)調(diào)后，再將多功能源與被校DMM對接，根據(jù)校準(zhǔn)點設(shè)定多功能源的輸出值，然后讀取被校DMM的顯示值。校準(zhǔn)時環(huán)境溫度應(yīng)控制在（20±2）℃內(nèi)，避免突然的溫度變化或濕度波動對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。手持式DMM一般為四位半及以下的數(shù)字表，校準(zhǔn)點可只選取每個量程的量程值（接近量程值）點，或選取10的整數(shù)次冪點，交流電壓電流可參照使用說明書中技術(shù)指標(biāo)取1～2個頻率點，直流電壓電流應(yīng)包含正負(fù)極性的量程值[1]。

1.3 測量模型

以直流電流10 mA點為例進(jìn)行不確定度評定，由于其測量原理的一致性，其不確定度評定方法也類似，所以其他功能的校準(zhǔn)值可參考本方法進(jìn)行評定。依據(jù)JJF1587—2016《數(shù)字多用表校準(zhǔn)規(guī)范》，被校DMM直流電流的測量模型為：

△=IX-IN+δIX（1）

式中：Δ——被校DMM的直流電流示值誤差；I N ——多功能源的輸出電流標(biāo)準(zhǔn)值；I X ——被校DMM的電流顯示值；δIX——被校DMM的分辨力對測量結(jié)果的影響示值。

1.4 測量不確定度評定

在重復(fù)性測量條件下，以連續(xù)可調(diào)的多功能源為輸出，取數(shù)字多用直流電流10 mA為測量點，連續(xù)10次測量后得到一個測量列如表1所示。

在計算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算中主要考慮了標(biāo)準(zhǔn)器不準(zhǔn)確、測量重復(fù)性、被校表分辨力（0.01mA）引入的不確定度分量，各分量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總?cè)绫?所示。為避免重復(fù)計算，應(yīng)選擇分辨力和重復(fù)性引入的兩個分量中數(shù)值較大者作為一項不確定度來源[2-3]。

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

由此可見，多功能源不準(zhǔn)確引入不確定度分量可以忽略。取包含因子k =2，則擴(kuò)展不確定度為：

U=kuc=2×4.61×10-3mA≈0.01mA（2）

相對擴(kuò)展不確定度為：

Urel=U/10mA=0.1%（3）

2 常見問題及解決對策

2.1 被校表無數(shù)值顯示

解決對策：（1）檢查測試導(dǎo)線的通斷性，導(dǎo)線絕緣層是否破損、是否有裸露金屬或有磨損跡象，確保不能使用已損壞的測試導(dǎo)線。（2）按下開機(jī)鍵，檢查DMM是否自動關(guān)機(jī)。比如FLUKE數(shù)字多用表可以設(shè)置自動關(guān)機(jī)功能，開機(jī)一段時間會自動關(guān)機(jī)。（3）更換電池。先把測試導(dǎo)線斷開，再打開電池蓋，更換電池后，確保電池蓋關(guān)閉且鎖定，避免電池松動接觸不良導(dǎo)致無法正常供電。若檢測中出現(xiàn)電池指示低電量時，必須立即更換電池，避免顯示錯誤的讀數(shù)甚至可能的觸電傷害。

2.2 被校表顯示異常情況

2.2.1 顯示屏顯示“0.000”

被校DMM開機(jī)后會顯示“0.000”，如果測試過程中誤用交流檔去測量直流電或者誤用直流檔去測量交流電時，顯示屏始終顯示“0.000”或低位上的數(shù)字出現(xiàn)跳變。解決對策：（1）檢查多功能源與被校DMM對接端口。首先檢查正負(fù)極是否正確連接，然后檢查黑色測試導(dǎo)線應(yīng)連接至回路COM端子3，測試電壓和電阻時紅色測試導(dǎo)線一端連接多功能源電壓端，另一端連接至被校DMM的V端子4；測試電流時紅色測試導(dǎo)線一端連接多功能源電流端，另一端連接至被校DMM的A端子1或mA端子2，如圖2所示。（2）檢查被校DMM的交直流是否同一量程檔位，若同一量程檔位進(jìn)行交直流測量切換，可以按“Shift”，顯示屏?xí)鄳?yīng)顯示“AC”或“DC”。

2.2.2 顯示屏顯示“-.---”

如果旋轉(zhuǎn)開關(guān)卡在兩個量程之間位置，未調(diào)到位，就會顯示“-.---”，蜂鳴器會響起，告警指示燈會快速閃爍。解決對策：檢查旋轉(zhuǎn)開關(guān)位置。將被校DMM的旋鈕開關(guān)轉(zhuǎn)至要測量電參數(shù)所需位置。禁止在測量高電壓（220 V以上）或大電流（0.5 A以上）時換量程，以防止產(chǎn)生電弧，燒毀開關(guān)觸點。每次旋轉(zhuǎn)檔位切換量程前在多功能源端按“STBY”斷開輸出，避免操作失誤損壞計量器具及觸電危險。

2.2.3 顯示屏顯示過載“OL.”

當(dāng)被校DMM的檔位量程超過最大輸入限制（滿量程）時，顯示屏僅在最高位顯示過載“OL.”或者數(shù)字“1”，其他位均消失。解決對策：旋鈕轉(zhuǎn)至更高的量程位置，注意若選擇的量程太大，可能會導(dǎo)致測量結(jié)果不夠準(zhǔn)確。一般默認(rèn)情況下，包含多個量程的測量功能中會使用自動量程模式，并在顯示屏上顯示“AUTO”。如要進(jìn)入手動量程模式，按照使用說明書要求操作，比如FLUKE的數(shù)字多用表可以按RANGE鍵，注意每按一次RANGE將會按增量遞增量程。

此外，若在測量不同電位時顯示屏不會發(fā)生改變，按下HOLD鍵取消保持當(dāng)前讀數(shù)，恢復(fù)正常測量顯示數(shù)值。若被校DMM顯示屏顯示其它任何數(shù)值，則需聯(lián)系生產(chǎn)廠家進(jìn)行維修。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)器顯示“Error”

多功能源端設(shè)定不同的校準(zhǔn)點輸出值，其顯示屏顯示“Error”時，表明被校DMM出現(xiàn)故障。解決對策：首先檢查被校DMM連線端子的保險管，特別是mA端子的保險管，超量程測量就會燒斷保險絲。若替換，僅使用指定安培數(shù)、電壓和干擾等級的備用保險絲。除此之外，仔細(xì)檢查被校DMM端口附近的絕緣體是否存在裂紋或塑膠件缺損。

2.4 校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)注意事項

數(shù)據(jù)處理過程中，要注意消除異常數(shù)據(jù)、減小隨機(jī)誤差等。校準(zhǔn)結(jié)果需要給出測量不確定度，通常用擴(kuò)展不確定度表示，也可以用相對擴(kuò)展不確定度表示，不確定度的有效位數(shù)1～2位，并且與測量結(jié)果末位對齊。

3 結(jié) 語

綜上所述，為確保測量結(jié)果滿足量值傳遞要求，校準(zhǔn)前注意保持環(huán)境溫度和濕度穩(wěn)定，校準(zhǔn)中規(guī)范校準(zhǔn)步驟，校準(zhǔn)后妥善處理校準(zhǔn)數(shù)據(jù)并出具校準(zhǔn)證書，校準(zhǔn)的結(jié)果不給出合格或不合格的判定結(jié)論，也不給出校準(zhǔn)周期，但顧客有要求或校準(zhǔn)規(guī)范包含復(fù)校時間間隔，可以給出合理的復(fù)校時間間隔建議，進(jìn)一步保證用戶使用安全、測量迅速。

參考文獻(xiàn)

[1]中國計量科學(xué)研究院.數(shù)字多用表校準(zhǔn)規(guī)范：JJF 1587—2016[S].2016.

[2]張潔，鄭明月，王強(qiáng)，等.數(shù)字多用表的校準(zhǔn)及故障調(diào)修研究[J].儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計量，2020（4）：41-42.

[3]王穆涵，董國亁，李澤亭，等.數(shù)字多用表測量不確定度的評估[J].品牌與標(biāo)準(zhǔn)化，2023（S1）：79-83.

作者簡介

趙巍巍，碩士研究生，工程師，研究方向為計量測試。

（責(zé)任編輯：張瑞洋）