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8508A在仪器校准中的应用
摘要：8508A数字多用表是一个功能强大的仪器，它集成了电压、电流、电阻、温度等的精密测量功能，在精密测量中发挥着极其重要的作用。本文介绍了8508A的主要功能及其应用，并列举了测量热电偶校准仪的不确定度分析。
键词：8508A；校准；热电偶校准仪；测量不确定度评定
福禄克公司计量测试仪器分部在8506A型 71/2位数字多用表和1281型8 1/2位数字多用表的技术基础上，开发研制了8508A型参考级 8 1/2位数字多用表。8508A特别适宜于在校准实验室中应用，提供优异的测量不确定度、低噪声和低漂移。它具有：
先进的转换原理
8508A数字多用表分为模拟电路与数字电路两部分。模拟电路以多斜率多重积分式A/D转换器为核心，数字电路以单片计算机为核心，两部分之间以光电耦合的串行通讯进行信息交换。两部分之间在电气上完全隔离，仅靠光来实现信息的传送。
多斜率多重积分式A/D转换器是在本公司的四斜式A/D转换器基础上发展起来的。输入被测电压在一固定的时间内接入积分器，机内参考电压也在此固定时间内多次接入，使积分器输出幅度一直保持在一定范围内。在这一固定时间结束后，机内参考电压将积分器输出电压反向积分过零。由于在积分的不同阶段，机内参考电压各不相同，使得在整个转换过程中即是多重积分循环，又在每个循环中出现了多种斜率。这种转换方法，既解决了转换时间与高分辨率的矛盾，也解决了积分电路失调、噪声、积分电容介质吸咐效应等不理想因素对转换精度的影响。
从4 1/2位到8 1/2位的各种转换位数可提供速度和准确度的最佳选择，从二万分之一到二亿分之一的分辨力为用户提供了最大的便利。
众多的功能
8508A将多种功能组合在一起以适应系统应用和精密测量的需要。直流电压，直流电流，电阻测量，交流电压测量和交直流电流测量，温度测量和IEEE488.2总线接口是标准配置；比率测量和后面板接线柱输入是选件配置。数据处理，数据存贮和测量速度、方式的变化在各个功能都可以实现。
采用自举电源的斩波稳定放大器为直流电压测量功能提供了低漂移、低噪声、高输入阻抗的优良性能，完善的输入保护电路保证各电压量程都可经受1000V过电压连续冲击。低恒温的齐纳稳压参考源和高精度精密金属箔电阻保证了8508A的直流电压年绝对不确定度优于3.2ppm，温度系数仅为0.3ppm/℃。
交流电压功能保证1Hz至1MHz的平坦频率响应，独特的真有效值（RMS）转换器可准确测量从1%量程至100%量程的交流信号。8508A的点频率方式（Spot）和AC/DC转换（Tfer）方式可进一步提高测量准确度。先在用户选定频率上进行点频率校准，在以后测量中，在点频率±10%频率范围内测量时，可以减少频率响应误差，8508A可以为每个量程选用6个独立的点频率。
8508A提供了高准确度的大电流测量能力，可以将交直流测量范围扩展至20A，交流电流频率范围达到100kHz。
8508A配备有多个精密分流器，当电流流过分流器时，可以产生满度200mV的直流电压或交流电压。可以准确测量直流电流和交流电流，交流电流频率范围为1Hz至100kHz。电流源和分流器有两种保护方式：内部电子线路嵌位保护和后面板安置的1.6A保险丝熔断保护。
8508A电阻量程为2Ω至20GΩ十一个量程，分辨力为10nΩ。有方便测量高值电阻的二线测量方式，也有适合低值电阻的四线测量方式，可以消除引线电阻的影响。
在某些时候，测量线路中的热电势会给电阻测量带来较大误差。8508A提供了真欧姆（TruΩ）测量方式。采用真欧姆（TruΩ）方式时，先接通正向测量电流测量被测电阻上的电压降，然后接通负向测量电流测量被测电阻上的电压降，用第一次测量结果减去第二次测量结果得到两次测量绝对值的和，将此绝对值的和除以2，就得到一个消除了所有热电势影响的电阻值。
8508A的高压电阻功能大大增加了电阻的激励信号，可以提供高达240V的激励电压，大大提高了测量高阻值电阻的信噪比，在增大测量范围至20G的同时，又大大减少了测试不确定度。
Ω屏蔽端（Guard）的引入可以减少杂散分布电阻和泄漏电流的影响，还可以利用这个端钮实现在线测量。
为了配合测量测温电阻（如铂电阻）的需要，8508A配备有低电流测量方式，测量时可以大大减少由测量电流引起的加热效应。
8508A提供了2, 3，4线的铂电阻PRT或者标准铂电阻SPRT温度测量能力，温度范围从-200C 到600C。仪器能够同时给出温度读数和电阻读数，并具有ITS-90和按Callendar van Duesen公式的线性化能力，因此，8508A对于温度测量和铂电阻PRT校准工作都是一种理想工具。与测量电阻时一样，温度测量时也采用电流反向技术以消除热电势引起的误差。
8508A有两个显示屏：主显示屏和菜单显示屏。主显示屏显示测量结果和测量状态，菜单显示屏可以帮助操作人员在菜单中选择操作命令，在远地工作时提供状态信息和出错信息。
在测量交流电压或交流电流时，通过监测（Monitor）功能，可以在菜单显示屏显示交流信号的频率。
8508A有多种比率测量方式，按下Input键在INPUT菜单可以对前面板(F)和后面板(R)两通道选择F-R，F/R 和（F-R）/R的测量运算。前面板通道和后面板通道可以是相同的电量信号，也可以是不相同的电量信号。例如前面板通道输入交流电压，后面板通道输入直流电压。这一功能可以用来进行交流/直流转换测量，输入/输出（增益）测量，电阻比率测量等等。
8508A的监测功能可以随时报告该测量值的最大值、最小值和峰-峰值，还有越限报告能力。
多种数字运算能力的组合大大扩展了测量应用范围。8508A可进行以下运算：滚动平均值、数组平均值，减，乘，除运算，dB值运算和百分比运算。
连续运行
8508A能够在各种恶劣条件的环境下工作。
8508A中没有任何散热风扇和冷却通道。各端钮均为密封型，各输入端都具有完善的保护功能，所有电压量程都可以承受1000V有效值的高压冲击。
数字多用表是一种多功能的仪表，可以测量交直流电压、交直流电流、电阻等；只要精度和稳定度达到一定要求，便可成为众多仪器的计量标准，而8508A是一款FLUKE公司生产的参考级数字多用表，无疑是众多标准器的首先。而今，不少计量单位便以8508A作为的计量标准进行各项计量检测工作。
下面以FLUKE 714型热电偶校准器为例作测量不确定度分析。
1． 概述
1.1 测量依据：JJG 445-1986直流标准电压源检定规程、Fluke 71X系列过程校准器校准手册。
1.2测量环境条件：温度（20±5）℃，相对湿度
VX ―― 热电偶校准器最阻读数；
VN――数字多用表电阻读数。
3． 合成方差和灵敏系数
由于RX和RN互不相关，依照公式：
由上式得到：
灵敏系数：;
合成方差：
4．计算分量标准不确定度
4.1.1由被检校准器的重复性引入的标准不确定度分量
由热电偶校准器输出30.00mV的标称电阻给数字多用表,连续读取10次读数如表1所示。
电压 实际电压(mV)2 3 4 5 6 7 8 9 10
30.00mV 29.998 29.996 29.998 29.996 29.997 29.998 29.998 29.998 29.996 29.998
按贝塞尔公式:
式中: 是第k次的测量结果;是n = 10次测量值的算术平均值。
计算得： s=0.00095mV
实际检定中取一次测量读数作为测量结果，故标准不确定度为：
其自由度：
4.1.2 由热电偶校准器的分辨力引入的标准不确定度分量
热电偶校准器在示值为30.00mV时的分辨力为0.01mV，其在±0.005mV的区间为均匀分布。
故：
可靠性90%，其自由度取为：
