高精度数字多用表直流电压的校准

 目前的高精度数字多用表，其直流电压已达到百万分之几的测量不确定度，如FLUKE 8508A、AGILENT 3458A的1V直流电压测量年相对不确定度在4×10-6左右，如何对这些高精度数字多用表的直流电压进行校准？通常我们校准数字多用表使用的计量标准器是多功能校准源，如FLUKE5520A、5700A、5720A等，但多功能校准源中即使目前准确度等级最高的FLUKE5720A，其1V直流电压年相对不确定度为7×10-6，比FLUKE8508A和AGILENT 3458A的不确定度要大，因此不可能用多功能校准源直接校准高精度数字多用表的直流电压，本文以校准FLUKE8508A为例介绍如何使用直流电压参考标准、多功能校准源、直流分压器和八位半数字多用表校准高精度数字多用表的直流电压。
1 校准方法
1.1 当校准电压Ux<2V时，按图1连接仪器。
式中：r ——标准数字多用表显示的前后面板输入电压之比；Ux——校准点电压期望值；U0——电压参考标准证书值；k——分压器分压比（10或100）。
被校数字多用表置相应的量程，读取其显示值。
1.2 当校准电压2V≤Ux<20V时，按图2连接仪器。
被校数字多用表置相应的量程，读取其显示值。
1.3 当校准电压Ux≥20V时，按图3连接仪器。
被校数字多用表置相应的量程，读取其显示值。
2 测量结果的不确定度评定
下面以校准数字多用表200mV量程的100mV测量点为例，对测量结果的不确定度进行评定（k=100，r≈1）。
式中：Δ——被校数字多用表示值误差；Um——被校数字多用表指示值；U0——10V直流参考电压出证值；k——直流分压器分压比；r——标准数字多用表比例测量示值。
②FLUKE734A直流电压参考标准经中国计量院校准，校准结果为10.000073V，测量不确定度为5×10-7，k=2，溯源引入的标准不确定度为：
③直流参考电压引入的标准不确定度为：
2.5 标准数字多用表引入的不确定度
测量时固定量程200mV，采用比率测量，校准值为100mV时，标准数字多用表示值r≈1，应用20分钟传递测量不确定度（0.4×10-6Reading+0.3×10-6Range），k=2。比率测量引入的相对不确定度为：
2.6 电压分压器引入的不确定度
2.7 合成标准不确定度
2.8 扩展不确定度
取包含因子k=2
扩展不确定度U=kuc=2×7.72×10-8V≈0.00016mV。
2.9 测量结果报告
测量结果为：（100.00006±0.00016）mV，k=2。
3 结束语
本文介绍了采用直流电压参考标准，通过标准分压器和数字多用表的比例测量功能校准高精度数字多用表。通过100mV校准点测量不确定度的分析，其测量不确定度为0.00016mV，8508A数字多用表在该点的最大允许误差为±0.00055mV，满足1/3倍关系的要求。