T/BEA 43005-2023 飞安（fA）级电阻式微电流源校准规范

内容简介

本规范规定了飞安（fA）级电阻式微电流源的计量特性、校准条件、校准项目、校准方法、校准结果的处理
本规范适用于量程范围为±(10-12A～10-14A)，最大允许误差为±(0.01%～2%)，恒压电阻式和恒流电阻式直流微电流源的校准
3术语定义3.1最大顺从电压maximumcompliancevoltage被校源满足最大允许误差的最大输出电压范围。单位为伏特（V）。4概述4.1用途飞安（fA）级电阻式微电流源（以下简称被校源）用于校准各种直流小电流表、静电计等。4.2原理及结构直流微电流源按工作原理分为恒压电阻式直流微电流源和恒流电阻式直流微电流源。原理如下：a)恒压电阻式直流微电流源，也称V/R源。如图1所示，恒压电阻式直流微电流源由程控电压源Un和高值电阻器Rs串联而成。通过改变标准高值电阻器Rs改变量程，通过调节程控电压源输出电压Un调节输出电流值In。b）恒流电阻式直流微电流源：如图3所示，由可调标准电压源Un和标准高值电阻器Rs串联组成直流微电流输出电路，通过反馈环节和差值放大，实现输出电流在负载上的电压降与程控电压源输出电压相等，达到恒流输出目的，消除输出负载（电阻和电压）对输出电流的影响。恒流电阻式直流微电流标准源带有跟随电压输出端，其输出电压与电流输出端电压成线性关系，便于对其校准。具有等电位保护（GUARD）输出或者不输出（UNGUARD）功能。利用自举电源实现高达105V的顺从电压输出。5计量特性5.1外观飞安（fA）级电阻式微电流源上应有以下标志：仪器名称、型号、制造厂名及出厂编号、制造日期等。5.2示值误差被校源示值误差应符合被校源说明书相应的技术要求，用公式（6）表示，相对示值误差用公式（7）表示。5.3最大允许误差被校源最大允许误差用公式（8）表示：6校准条件6.1环境条件环境温度：（20±2）℃；相对湿度：（50±10）％；供电电源：（220±22）V，（50±1）Hz；实验室应有电磁屏蔽和防静电措施；有可靠接地，无强电磁场干扰，尽量减少实验室内的电子设备，减少实验室内的人员，校准时应尽量减少人员移动和活动；宜干燥季节校准，运输和贮存应做好防潮包装。6.2校准项目及设备校准项目见下表1。测量用标准设备应经计量技术机构检定或校准，满足溯源要求。标准设备的测量范围应覆盖被校源的范围，并具有足够的分辨力、准确度和稳定性。测量标准的扩展不确定度（k=2）小于被校源最大允许误差的1/3。根据采用的校准方法，选择合适的标准器及配套设备。a)电阻反馈式或者电容反馈式直流微电流表，例如keithley6517；b)标准高值电阻器，例如keithley5156；c)数字直流电压表d)高输入电阻直流电压表。7校准方法7.1外观检查目测检查。7.2工作正常性检查通电后被校源应能工作正常，各种指示应准确，各按键功能应正常，输入信号显示应符合要求。显示屏和各种状态指示灯（标志）应正常。7.3示值误差/最大允许误差为保障被校源性能稳定，应在规定的环境条件下放置2小时以上，并按说明书和实际工作需要进行预热。传输信号的连接电缆或适配器应尽量减少应力，状态应尽量保持相对固定，同时应避免工作台面的振动。7.3.1校准点选取按被校源每个量程均匀选取3至5个校准点，包括量程的10%、50%、100%点。注：也可根据客户需要选择校准点。7.3.2直接校准法使用电阻反馈式或者电容反馈式直流微电流表，直接对被校源进行校准。该方法适用于恒压式和恒流式被校源的校准。使用电阻采样式直流微电流表，直接对被校源进行校准。该方法只适用于恒流式被校源的校准，不适用于恒压式被校源的校准。校准步骤如下：（1）按图4所示，通过适配器用低噪声测试线将标准微电流表输入端与被校源输出端连接。被校源或者标准微电流表不能同时处于有源（或者主动）保护屏蔽（GUARD）状态，其中一个应处于无源保护屏蔽或者无保护屏蔽（UNGUARD）状态。使用恒流式（或者ACTIVE）直流标准电流源，直接对被校表进行校准。该方法适用于电容采样式和电容反馈式被校表的校准。使用恒压式（或者PASSIVE）直流标准电流源，直接对被校表进行校准。该方法只适用于电容反馈式被校表的校准，不适用于电容采样式被校表的校准。（2）被校源输出设置为0并输出，等被校源读数稳定后，对被校源进行清零；（3）根据被校源的量程，按选择的校准点设置被校源输出电流值Ir。（4）接通被校源输出，待被校源读数稳定后，读取微电流表示值It。（5）记录被校源设置值Ir和微电流表示值It。（6）则被校源的示值误差：（1）按图5进行连线。（2）根据被校源的量程，选择合适阻值的标准高值电阻。按选择的校准点调节被校源输出。（3）待直流电压表读数稳定后，读取被校源示值US。（4）则被校源的示值误差：7.3.4间接校准法2如图6所示，采用标准高值电阻和高精度数字直流电压表，对被校源进行校准。该方法只适用于具有跟随电压输出的恒流式被校源的校准，不适用恒压式被校源的校准。要求高精度数字直流电压表的输入电阻应≥10GΩ，精度优于0.01%；要求被校源在满量程输出电流时在标准高值电阻Rn上产生的电压降在≥0.1V；被校源处于保护屏蔽（GUARD）状态。校准步骤如下：（1）按图6进行连线。（2）根据被校源的量程，选择合适阻值的标准高值电阻。按选择的校准点调节被校源输出。（3）待直流电压表读数稳定后，读取被校源示值US。（4）则被校源的示值误差：7.3.5顺从电压校准方法（1）按图6进行连线。（2）根据被校源所在量程的最大顺从电压VC，选择合适阻值的标准高值电阻：（3）选择功率合适的标准高值电阻（4）设置被校源为所在量程最大输出电流值，并输出；（5）待直流电压表读数稳定后，读取示值Us；（6）按公式（16）检查被校源的示值误差：（7）按公式（17）计算被校表所在量程的最大顺从电压：8校准结果的处理8.1校准结果的处理经校准的飞安（fA）级电阻式微电流源应出具校准证书。校准证书的校准结果记录表格可参照附录A。8.2校准周期建议飞安（fA）级电阻式微电流源的复校时间间隔为一年。附录B（规范性附录）校准不确定度评定示例