串联电容法校准高值电容的不确定度分析

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1、2012年10月宇航计测技术Oct．．2012第32卷第5期JoumalofAstronauticMetrologyandMeasurementV01．32．No．5文章编号：1000-7202(2012)05—0041—04中图分类号：TB971文献标识码：A串联电容法校准高值电容的不确定度分析吴康李亚碌刘民(北京东方计量测试研究所，北京100086)摘要分析与计算了利用高准确度自动电桥AH2700A及标准电容Agilent16380C(1心)为标准，采用串联电容法校准lOp．F—ImF高值电容的测量结果不确定度。经过不确定度分析，lOlxF电容的测量不确定达到0．

2、02％，1001山F电容的测量不确定达到0．1％，lmF电容的测量不确定达到0．6％。关键词串联电容法高值标准电容不确定度分析UncertaintyAnalysisofHighCapacitanceCalibrationbySeriesCapacitorMethodWUKangLIYa—luLIUMin(BeijingOrientInstituteofMeasurementandTest，Beijing100086)AbstractThearticleanalysisandcalculateuncertaintyoflOp．F—lmFhigllcapacitance’

3、Smeas—urementresultsbyseriescapacitormethodwhichstandardarehighaccuracybridgeAH2700Aandstand—ardcapacitorAgilent16380C(1laF)．Viauncertaintyanalysis，measurementuncertaintyofcapacitorof10矿is0．02％，measurementuncertaintyofcapacitorof100妒is0．1％，themeasurementuncertaintyofcapacitoroflmFis0．6％

4、．KeywordsSeriescapacitormethodHishcapacitancestandardUncertaintyanalysis1引言目前各计量所都未建立高值电容标准，高值电容的溯源问题处于研究阶段，本文提出了一种串联电容法测量高值电容的方法，这是一种解决高值电容溯源性的新方法，本文介绍了串联电容法测量高值电容的基本原理，并主要对其测量结果的不确定度进行了分析。2串联电容法原理概述串联电容法校准高值电容所用计量标准为高准确度自动电桥AH2700A，标准电容Agilent16380C(1妒)。被校对象为高值电容CHl2(10p。F，lOOtrF，ImF)

5、。校准方法的原理框图如图I所示校准时首先采用电容电桥AH2700A测量标准电容Agilent16380C，得到C。，而后测量标准电容Agilent16380C与被校电容CHl2的串联值，得到C3。通过电容串联公式，计算得到被校电容CHl2的电容值c2_毪(1)-42·宇航计测技术但考虑到分布电容的影响，上式可修正为r一竺!竺!±竺!：竺g，，、“5。。2一C1一C3、。73．2式中：C，——由AH2700A测量标准电容Agilent16380C的标准值；C：——被校高值电容CHl2的标准值；C3——由AH2700A测量标准电容Agilent16380C与被校电容CHl

6、2串联后的电容值；C。——由AH2700A测量两只电容串联后的分布电容。HoHe电容电桥斗oHp标准电容器AH2700AOLpAgilent16380CL_oLc(五端)。G图1串联电容法校准高值电容的原理图3测量不确定度分析3．1测量不确定度来源根据图1所示的校准线路和公式(1)的数学模型，分析测量过程，测量时引入的不确定度分量有由C，测量重复性引入的测量不确定度配。；由C，测量重复性引入的测量不确定度u：；由c。测量不准确引入的测量不确定度配，；由五端屏蔽电容定义与测量不一致引入的不确定度M4；由电容电桥AH2700A的性能引入的不确定度灵敏系数的计算由公式(1)

7、，各部分的灵敏度系数如下ac2谚+c3c。吼2面一面前；．一aG—cj+clcg(4)n⋯——-—————·_———÷·——一o“2—0C3一(Cl—C3)2’。一a乙一C3一”3一OC。一C1一C33．3相关性分析及计算虽然C。和C，是独立测量，但都由AH2700A读数得到，形成间接相关。c。影响量较小可认为相互独立不相关。即可认为C。和C，具有相关性，C。和C，与C。不具有相关性。C。和C，的相关系数为，(c，，C，)：墨呈世：——{一s(C，)s(C，)(n一1)s(C，)s(C。)塞(撮一目(c1z一葡㈤式中：r(c，，c。)——C，与c，的