5790B AC Measurement Standard

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1 精密交流测量校准的最新发展美国福禄克公司计量校准部杨胜利 , ,

2 主要内容 1. 精密交流测量校准的需求和解决方案 2. 精密交流测量校准的主要应用

3 广大计量用户需求需要高等级交流测量标准来校准高端交流标准源 5700 系列 (5730A, 5720A, 和 5700A) 5500 系列 (5522A, 5502A, 和 5500A) 放大器 - (5725A, 5205A, 5215A) 等等需要高等级的交流标准源来校准高精度数字多用表交流功能 8508A 等不仅要校准电压, 还要校准电流频率范围已经从 1MHz 扩展到 50MHz 5730A 05 选件简单易用, 准确可靠

4 目前最好的商用直流电压标准 732B 732B 直流电压标准具有 10V 和 1.018V 两个输出稳定性 :1 年 ±2.0ppm, 每月 ±0.3ppm (10V) 由四个 732B 组成的 734A 利用统计方法可有更优的不确定度用做电学标准实验室一等直流电压标准

5 交流电压量子电压标准正在研发中商用交流电压标准目前尚未推出研制中, 期望达到几个 ppm 甚至更好的准确度中国计量科学研究院 NIM-PJVS 1V 可编程约瑟夫森量子电压基准装置直流 1V 电压量值传递不确定度达到首次合成 1V,60Hz 量子正弦电压, 不确定度

6 交流标准源 5730A 目前商用最顶级的交流标准源 5730A 高精度多功能源 * 交流电压一年最优 42ppm,220mV~1000V,10Hz~1MHz 03 宽带选件, 扩展频率到 30MHz 05 宽带选件, 扩展频率到 50MHz * 交流电流一年最优 103ppm,9 µa 至 2.2A, 10 Hz 至 10 khz 5725A 放大器, 电流扩展至 11A 52120A 放大器, 电流扩展至 120A * 取代之前的 5700A/5720A, 交流指标改善

7 交直流转换标准 792A 目前最准确的商用交直流转换标准最高 10 ppm 转换不确定度 2mV ~ 1000V 电压范围 10Hz ~ 1MHz 频率范围由电池单元测量单元转换开关 1000V 量程电阻四部分组成

8 热电型交直流转换标准工作原理基于 Fluke 专利 RMS 转换器技术交流电压加热与直流电压加热自动平衡技术

9 交直流转换标准 792A 基于 Fluke 专利 RMS 转换器技术交流电压加热与直流电压加热自动平衡技术电路的低噪声设计是关键交流 / 直流信号转换开关保证了低热电势和低接触电阻 2V 左右直流电压输出 9 个量程需要应用修正值技术用高精度数字表 8508A 测量直流输出

10 交流电压测量标准 5790A Fluke 5790A 交流测量标准基于 Fluke 专利的 RMS 热电转换技术使用方便, 具有直接测量和交直流转换两种模式最高 18 ppm 转换不确定度和 24 ppm 直接测量准确度 600 V ~ 1000V 电压范围,13 个量程 10Hz ~ 30MHz 频率范围

11 最新交流测量标准 5790B 5790A 的换代产品 2015 年 8 月 3 日全球上市

12 新型交流测量标准 5790B 性能一览在 5790A 的基础上增加新性能 5790B 具有新的符合人机工程的用户界面基于流行的 5730A 平台, 输入端子增加了 LED 连接指示. 新增两种带宽选件可选 30MHz 或者 50MHz 测量带宽 /3 宽带输入范围从 2.2mV 到 7V, 10Hz 到 30MHz, 功能和之前相同, 没有改变新的 /5 宽带输入范围从 10 Hz 到 50 MHz 新增可选专用用途的 50MHz 225mV (1mW/0dBm) 50 输入功能 (/AF 选项 ) 设计用来校准射频功率计的参考输出, 如 Keysight EPM 系列 (N1914A) 在电平精密 / 相位稳定的计量级电缆末端进行单点特征化校准, 电压测量指标达到无以伦比的 0.23% 输入提供基于 50 欧姆负载的功率计算值 5790A 5790B Keysight EMP 系列射频功率计 12

13 新型交流测量标准 5790B 性能一览在 5790A 的基础上增加的新性能 : 新增 A40B 精密分流器测量模式指定 A40B 电流测量值直接显示 A40B 分流器参数值保存在 5790B 中, 根据测量的电压计算显示相应的电流值新增屏显用户可配置的统计结果和波形参数计算值在显示值的基础上, 显示各项统计结果, 包括采样数值, 标准偏差, 平均值, 最大值, 小值, 等 5790B 现在可以进行波形峰峰值计算, 波形可从正弦方波三角波, 梯形波新增给出了非正弦波形测量指标直观的图形用户界面, 用于显示测量非正弦波形时的指标新增给出了直流电压的测量指标 (24 ppm) 5790A 5790B 13

14 8508A: 高精度数字多用表 8508A 独具的特点 : 测量交直流电流至 20A 目前最宽范围的电流量程测量交直流电压至 1000V 只有 8846A 还有此能力电阻量程 : 2 ~20G 最宽范围的电阻量程测量温度 : -200 C~+660 C 可以代替测温电桥 8508A/01 带有前后两路测量通道可进行比率测量其他 8 位半显示, 高稳定性数学运算 : 标准偏差平均比例运算等

15 8508A 简要技术指标功能测量范围 1 年最优指标 (99% 置信度,TCAL±5 ) 直流电压 0 ~ ±1050 V, 最小量程 200mV ±(4.5ppm 读数 ppm 量程 ) 交流电压 200 mv ~ 1050 V,1 Hz ~ 1MHz 正弦波, ( 频率测量 10Hz ~ 1MHz,6.5 位显示 ) ±(75ppm 读数 + 10ppm 量程 ) 直流电流 0 ~ 20A, 最小量程 200μA ±(16ppm 读数 + 2ppm 量程 ) 交流电流 200 µa ~ 20A,1 Hz ~ 100 khz 正弦波 ±(360ppm 读数 + 120ppm 量程 ) 电阻高顺从电压电阻 0 Ω ~ 2GΩ, 最小量程 2Ω, 高低测量电流可选, (20kΩ 以下可选真欧姆模式, 消除热电势 ) ±(10ppm 读数 + 0.3ppm 量程 ) 20MΩ ~ 20GΩ, 最高 200V 顺从电压 ±(20ppm 读数 + 0.6ppm 量程 ) 铂电阻 0 ~ 2kΩ,25Ω/100Ω PRT/SPRT,-200~660 ±0.0025

16 有奖问答 1: 1. 刚才介绍的福禄克交流测量标准中, 哪款产品的测量带宽可以扩展到 50MHz?

17 主要内容 1. 精密交流测量的需求和解决方案 2. 精密交流测量的主要应用

18 792A/5790A/5790B 可以用来校准谁? Fluke 5700 系列和 5500A 系列校准器的交流功能 ( 电压和电流 ) 从 3.5 ~ 8.5 位各种数字多用表的交流功能各类放大器市场上其他各类高精度交流标准源和表 5725A 5205A 5215A

19 792A/5790A/5790B/8508A 的主要应用交流电压精密测量直接测量 5790A/B 8508A 可以交直流转换测量需要参考直流电压源配合 792A 5790A/B 可以

20 用 8508A 校准交流电压功能 : 直接测量许多计量用户喜欢用 8508A 来校准多功能源功能全面, 基本五项功能都可以校准量程范围符合大多数多功能源的测试要求准确度可以满足 5500A 以下的多功能源大部分测试要求但不足以校准 5520A 以上的多功能源, 尤其是交流电压交流电流功能

21 用 8508A 校准交流性能有局限性 8508A 校准 5520A 交流电压交流电流功能偏低或不足

22 5790A/B 的测量方式 : 直接测量 5790A/B 具有两种测量方式 : 直接测量如同数字多用表那样直接输入, 显示测量结果

23 5790A/B 的交流电压测量技术指标

24 用 5790A/B 校准 552xA 交流电压功能 TUR 分析 : 直接测量采用 5790B 校准 552xA, 比起 8508A,TUR 大幅改善

25 用 5790A/B 校准 552xA ACV 输出功能的 TUR 分析采用 5790A 校准 552xA, 绝大多数测试点 TUR 都可以满足 4:1

26 5790B 来校准 5730A, 情况会怎么样呢? 5790A/B 具有两种测量方式 : 直接测量如同数字多用表那样直接输入, 显示测量结果 5730A 是目前准确度最高的交流标准源

27 用 5790A/B 校准 5730A 交流电压功能 TUR 分析 : 直接测量测试方便, 但 TUR 偏低测试带宽限可以达到 1MHz, 幅度全范围

28 5790B 直接测量校准 5730A 演示播放视频 :..\..\ 福禄克计量学院 \ 精密交流测量的最新发展 \5790B 直接测量校准 5730A 交流电压.mp4

29 5790B 的测量方式 : 交直流转换 5790A/B 具有两种测量方式 : 直接测量如同数字多用表那样直接输入, 显示测量结果交直流转换把输入的交流电压与参考的直流电压标准相比较, 其指标比直接测量的 90 天指标还要好使用时, 要求直流参考电压源和被测交流电压源幅度标称值相同

交换直流电压源的极性, 给 5790B 输入一个负电压, 等待稳定 5790B 主菜单按下 Average Reference,

30 5790B 交直流转换测量步骤把直流标准电压源连接到 5790B 输入端 1 或 2, 面板选择此输入端设定输出一个正电压, 幅度和要测量的交流电压相同, 等待稳定, 5790B 主菜单按下 Set Reference, 保存参考电压交换直流电压源的极性, 给 5790B 输入一个负电压, 等待稳定 5790B 主菜单按下 Average Reference, 正负电压取平均作为参考接入被测交流电压测量, 屏幕显示测量的交流电压值和频率, 并显示出和直流参考电压的相对偏差, 指标应用交直流转换方式指标

31 用 5790A/B 校准 5730A 交流电压功能 TUR 分析 : 交直流转换 TUR 获得改善, 但仍然有部分测试点比率小于 3 测试带宽限制在 50kHz 以下, 幅度要大于 70mV

32 5790B 交直流转换校准 5730A 演示播放视频 :5790B 交直流转换校准 5730A 交流电压.mp4

33 792A+8508A+ 参考直流电压源以交直流转换方式校准多功能源交流电压功能 1. 连接测量电路 2. 依次接入交流和直流信号测量 3. 测量结果为两次测量结果之差 Cac - dc dc读数 -ac读数 dc读数 100%

34 参考直流电压源的选择首选 Fluke 5730A/5720A 直流电压年准确度高达 3.5ppm, 量程范围 0 ~ 1100V 可选 732B + 720A 直流电压年准确度高达 2ppm, 输出范围窄,0 ~ 10V Fluke 5700A 直流电压年准确度高达 7ppm, 量程范围 0 ~ 1100V Fluke 5522A/5520A 直流电压年准确度高达 11ppm, 量程范围 0 ~ 1050V 需要事先校准好直流电压功能, 并已提供修正值

35 利用 8508A 的归一功能简化交直流转换误差计算示例 : 以 5730A 10V@1kHz 校准为例设置 792A 的量程为 22V, 参考直流电压标准 10V 输出接 792A 的 INPUT 1, 必要的话加上证书修正值, 被测 5730A 的 10V 交流输出接 792A 的 INPUT 2, 792A 的测量输出接 8508A 电压输入端, 切换 792A 的输入开关到 INPUT 1, 8508A 置直流电压自动量程, 等待读数稳定, 按 8508A MATH 键, 并选中 Z 功能, 再按 CONFIG 键, 点 Z, 再按 MONITOR/LAST READING 键, 当前读数被作为 Z 值采入, 按 ENTER 确认, 8508A 的读数变为左右, 切换 792A 的输入开关到 INPUT 2, 接入被测交流电压测量, 等待稳定, 8508A 的读数屏幕显示测量的交流 10V 电压相对于参考直流 10V 电压读数的比率值, 减 1 乘以 100, 获取此交流电压相对于参考直流电压的百分之偏差

36 用 792A 校准 5730A 交流电压功能 TUR 分析 : 交直流转换 TUR 获得较大改善, 但仍然有部分测试点比率小于 3 测试带宽可以达到 1MHz, 幅度可以低达 2mV

37 用 792A 校准 5730A 交流电压功能 TUR 分析 : 交直流转换 TUR 获得较大改善, 但仍然有部分测试点比率小于 3 测试带宽可以达到 1MHz, 幅度可以低达 2mV

38 792A 交直流转换校准 5730A 演示播放视频 :792A 交直流转换校准 5730A 交流电压.mp4

在低 TUR 条件下校准存在不确定性即使可以应用最高端的设备, 但面对高精度的被测设备, 低 TUR 的情形仍然不能避免比如 : 在测试点 1V, 被测表指标为 ±0.15%, 假定校准源的指标为 ±0.075%, 此时的 TUR=2:1 正常的允差判断时, 如果被检表读数为 1.

39 在低 TUR 条件下校准存在不确定性即使可以应用最高端的设备, 但面对高精度的被测设备, 低 TUR 的情形仍然不能避免比如 : 在测试点 1V, 被测表指标为 ±0.15%, 假定校准源的指标为 ±0.075%, 此时的 TUR=2:1 正常的允差判断时, 如果被检表读数为 V, 判定为合格 x 2 + ( x 2 )2 = x, 也就是说当 TUR = x 被检表的读数影响约为 ±11.8% ( x 2 ) = 2: 1 时, 标准源的准确度对读数处于标称值 +(88.2% ~ 111.8%)* 允差时, 就很难判断此时的结果是一定合格还是一定不合格

利用 Guardbanding 保护带技术确保在低 TUR 条件下的校准置信度可应用 Guardbanding 保护带技术确保校准置信度可应用保护带方法来缩小或扩大允差控制范围, 在允差两端划定保护带, 从而实现严格或宽松控制校准结果的判断直接指定保护带因子 gbf 法,gbf 1,gb = gbf TOL,TOL 是 UUT 的允差

40 利用 Guardbanding 保护带技术确保在低 TUR 条件下的校准置信度可应用 Guardbanding 保护带技术确保校准置信度可应用保护带方法来缩小或扩大允差控制范围, 在允差两端划定保护带, 从而实现严格或宽松控制校准结果的判断直接指定保护带因子 gbf 法,gbf 1,gb = gbf TOL,TOL 是 UUT 的允差方和根法,gb = TOL 2 emu 2,emu 是扩展的测量不确定度不确定度法,gb = TOL gbf emu,gbf 是保护带因子合格下限 GBL 和合格上限 GBU 根据方法不同, 根据不同的公式来确定保护带结果位于控制方法合格区待定合格区待定超差区超差区宽松合格合格合格不合格标准合格合格不合格不合格严格合格不合格不合格不合格

41 有奖问答 2: 2. 刚才介绍了的精密交流测量标准中, 哪些可以进行交直流转换测量?

42 792A/5790A/5790B/8508A 的主要应用交流电流的精密测量直接测量 5790A/B 均可, 需要 A40B 等分流器 8508A 可直接到 20A, 但指标略低交直流转换测量需要 A40B A40 A40A 等分流器及精密直流电流源

43 用 5790B 测量电流 5790B 可通过电流分流器测量电流允许加载 150 个分流器的参数包括分流器编号, 标称电阻,AC-DC 差等 5790B 用户界面已为 A40B 分流器进行了优化, 可显示直接测量和交直流转换测量时的电流测量值 A40B 分流器加载分流器测量界面

44 A40B 分流器主要技术指标 A40B 提供了前所未有的电流测量不确定度直流电流测量不确定度 20 ppm 交流电流测量不确定度 23 ppm 交直流转换不确定度 :14 ppm 相位偏移 :0.001º,1 khz 电流量程范围 :1 ma ~ 100 A, 共有 14 支分流器频率范围 :DC ~ 100 khz

45 A40B 分流器 1 年测量总不确定度 95% 置信度, 包括 1 年的稳定度 Tcal ± 1 时的温度影响以及校准值的测量不确定度, 不包括测量仪表输入阻抗引起的负载效应

46 A40B 分流器应用校准精密电流源用 A40B 和 5790B 校准 552xA 的电流功能校准器电能质量信号源电流源电压源输出的电流跨导放大器校准采样式功率表等

47 用 5790B+A40B 校准 5730A ACI 输出功能的 TUR 分析采用 A40B-10mA 分流器测量校准 5730A 2.2mA 量程,A40B 输出的交流电压由 5790A 直接测量, 用 5790A 测量的电压除以 A40B-10mA 的电阻得到被测电流 TUR 大部分可以满足要求, 少数略小于 3.

48 用 5790B 和 A40 A40A 测量电流 5790B 也可以使用 A40 和 A40A 分流器进行交直流转换方式电流测量 A40, 从 10mA ~ 5A 共 12 支,5Hz ~ 100kHz, 最优测量不确定度 0.02% A40A, 从 10A ~ 20A 共两支,5Hz ~ 100kHz, 最优测量不确定度 0.02% 5790B 只显示上述分流器的电压值, 因为 A40 和 A40A 电阻标称值一般不可知与 5790A 工作模式相同, 需要专用的连接电缆和适配器 A40 Shunt A40A Shunt

49 用 5790B 和 A40 A40A 测量电流 Input 1 输入 N 型内阻 10MΩ 需要 792A-7004 匹配适配器 Input 2 输入内阻 90Ω 香蕉头需要 5790A-7001 适配电缆

50 用 5790B 和 A40 A40A 测量电流 Input 1 输入 N 型内阻 10MΩ 需要 792A-7004 匹配适配器 Input 2 输入内阻 90Ω 香蕉头需要 5790A-7001 适配电缆

51 5790B 也支持其他分流器测量电流分流器的标称电阻值已知直接测量比如 Agilent 34330A 分流器 0.001Ω,15~30A,0.3%~5% 分流器的标称电阻值不知交直流转换, 先测量参考直流电流, 再测量被测交流电流, 看两者差

52 5790B + A40B 直接测量校准 5730A 交流电流演示播放视频 :5790B 和 A40B 校准 5720A 交流电流.mp4

53 有奖问答 3: 3. A40B 精密分流器可以进行交流和直流电流的测量, 但是只能以直接测量方式, 不能用交直流转换方式, 对吗?

54 高精度数字表 AC 功能的校准需要一个参考多功能源来进行, 5730A/5720A 是高精度数表的理想校准器可以满足校准多款 8.5 位及以下数表交流功能 3458A 2002A 34470A 7510 等但要校准 8508A 的交流功能, 需要用 792A A40B 等用前面介绍的方法, 事先校准标定好其输出性能, 输出时加上修正值才行

55 用标定过的 5700A 等来校准 AC DVM

56 交流测量标准解决方案交流测量标准解决方案 792A 交直流转换标准 (~5 10 ppm) 5790B 交流测量标准 (~18 24ppm) 8508A 8.5 位数字多用表 (~60 75ppm) 性能差异准确度最高, 测量需要高精度数表配合, 手动或半自动, 测量稳定时间较长准确度优异, 幅度和带宽全量程范围, 简单的数字多用表风格操作, 可全自动中等准确度, 幅度和带宽全量程范围, 简单的数字多用表风格操作, 可全自动交流测量辅助标准 5730A 高精度多功能校准器 (DCV 3.5ppm, ACV 42ppm) A40B 精密分流器 (DCI 20ppm, ACI 23ppm) 用途高精度多功能源, 即可直接校准高精度数表, 也可作为 DC 参考标准准确度优异, 幅度和范围宽, 辅助完成 AC/DC 电流校准

57 谢谢各位! 福禄克公司计量校准部网页 :cn.flukecal.com - 配音 / 视频的产品和技术介绍 - 视频培训资料 - 产品说明书和应用文章 - 留言, 提出问题 - 参加福禄克计量学院课程电学技术支持 : 杨胜利 : 虞秩翔 : 请扫码, 关注 FCAL, 留下宝贵意见, 更快获取支持!

RP7900 Series Regenerative Power System - Data Sheet

RP7900 Series Regenerative Power System - Data Sheet RP7900 RP7931A - RP7936A (200/208 VAC) RP7941A - RP7946A (400/480 VAC) RP7951A - RP7953A (200/208 VAC) RP7961A - RP7963A (400/480 VAC) 12V / HEV/EV 300V RP7900 Keysight RP7900 3U RP7900 950 V 800 A 10