校准 – 公差和测量结果
导言
当客户要求 ISO/IEC 17025 认证的校准实验室提供达尼森电流传感器的校准报告时，重要的是客户应积极决定校准报告是否应仅说明电流传感器的测量精度，还是也希望根据预定义的决策规则提供符合某些规范的声明。在后一种情况下，ISO/IEC 17025 标准明确规定了对校准实验室的要求：
“当客户要求就测试或校准提供符合规格或标准的声明时，应明确界定规格或标准和判定规则。除非所要求的规格或标准是固有的，所选择的判定规则应告知客户并与客户达成一致意见”。
达尼森公司认为，在根据上述规定需要出具合格声明的情况下，客户必须积极参与公差规范的定义，以确保校准报告具有客户所期望的价值。我们可以区分这两种情况：
- 电流传感器的符合性声明是根据客户应用的具体要求编写的，或
- 电流传感器的符合性声明请参阅一般数据表规格
在这两种情况下，如果客户已主动决定了用于传感器合格声明的规格，他们也可以使用这些数字来选择校准实验室，该实验室可以提供比其应用所需的计算规格低得多的校准不确定度。这将有助于避免预定义的决策规则导致不确定的合格声明。
下面的章节将介绍在客户无法提供特定电流传感器应用规格的情况下，如何根据一般数据表数据计算公差规格。
用于校准的设备配置
基本上有三种不同的设备配置可以进行校准。
- 带电流输出的电流传感器
- 带电压输出的电流传感器
- 带电流输出的电流传感器 + 带电压 输出模块(VOM) 的DaniSense 系统 接口 装置(DSSIU)
配置选项在下面的文章和手册中都有介绍：
带电流输出的电流传感器
校准实验室通常为客户提供 5 至 10 个测量点。不过，这方面没有标准，因此客户可以自由选择测量点。只需考虑实验室设备的技术边界条件。
一旦确定了要测试的电流值，就可以根据数据表计算精确度。DS200ID 电流传感器的精度计算如下。所需数值见数据表第 2 页。
所需参数在下图中用红色标出。下面对直流信号进行精度计算。
以下是直流一次额定电流为 15 A 或 5 % 时的绝对误差结果：
利用该公式可以计算出所有测试点的绝对误差（毫安）。公差也可以定义为百分比误差
基于达尼森专有磁通栅技术的电流传感器是相当坚固耐用的产品，但在使用过程中，物理材料的应力和老化会对其长期性能产生轻微影响。在校准使用过的设备时，可将这些老化过程纳入公差范围。随时间变化的偏移稳定性
可在数据表中找到。该参数也可添加到绝对误差值𝜖𝑡𝑜𝑡中。从而得出相应的计算公式。
当然，”随时间变化的稳定性 “参数不太可能只向一个方向移动指定的最大值，从而产 生可能的最大误差。因此，一些用户只考虑到该参数的计算概率。不过，可以根据数据表使用上述公式计算最坏情况。
为了便于与校准实验室沟通，客户应定义自己所需的公差值，并在给校准实验室的订单中注明。如果测量值在相关公差值范围内，客户可以继续在其应用中使用电流传感器。
带电压输出的电流传感器
为了直接从电流传感器外壳输出电压，外壳中直接安装了电压 输出模块(VOM)。电压信号可使用标准 BNC 电缆通过 BNC 插口连接到相应的测量仪器。
带电压输出的电流传感器的误差值通常略高，这是因为电流传感器本身需要将二次电流信号转换为电压输出信号，否则用户端需要进行转换，且精度下降幅度大致相同。此外，内置测量电阻也可能导致比率误差值随着时间的推移而增加，这是由于物理元件漂移造成的。
在数据表中，参数 “比率稳定性 “指定了这些额外的老化过程。因此，如果客户已使用一段时间的设备需要校准，则在计算误差公差时也应考虑这一参数。
对于新设备，可采用与电流输出的电流传感器相同的程序。
电压输出新设备的误差限值计算公式：
用于计算所用电压输出设备误差极限的公式：
如上一章末所述，这是一种最坏的情况。客户可自行决定所需的公差值，以及如何考虑 “偏移随时间变化的稳定性 “和 “比率稳定性 “参数。根据数据表，上述公式是最坏的情况。
带DaniSense 系统 接口装置 (DSSIU) 的电流传感器
在这种配置中，电压 输出模块(VOM) 位于 DSSIU-6-1U-V 中。电压输出通过微型 XLR 插座 (3) 提供。
原则上，DSSIU-6-1U-V 中的 VOM 可以在没有相关电流传感器的情况下进行校准。为此，通过 D-SUB 连接向测试项目施加一个电流信号，该信号与要使用的电流传感器的电流输出信号相对应。测试点事先与客户商定。
DSSIU-6-1U-V 数据表中提供了已实施模块的公差值。请再次注意 VOM 中的元件漂移，因此在计算公差时应确保考虑到随时间变化的稳定性。
请注意，此处指定的参数是指以下值。
偏移误差 | ppm 指IPN DC
比率误差 | ppm 指读数
不过，建议结合系统装置校准电流传感器。这将校准整个电流测量链直至测量仪器。在这种情况下，电流传感器被分配到各个通道。
校准测量和结果
在某些应用中，需要提供合格声明。在这种情况下，客户会将电流传感器送至符合 IEC 17025 标准的测试实验室，该实验室可提供相应的精度测量。原则上，由客户确定所需的公差限值（需要满足的精度值）。通常情况下，公差限值是根据电流传感器数据表中各个测量点的数据计算得出的，并记录在相应的符合性声明中，作为决策依据。
每个根据 IEC 17025 认证的测试实验室还必须标明各个测量点的测量不确定度。因此，测量值通常与相关的测量不确定度一起以图形显示。
上图显示，只有测量 A 有 100% 的概率在公差范围内。在测量 B 的情况下，由于测量不确定性较大，测量值也有可能超出公差限。这意味着可能会做出错误的合格判定。
为了在测量结果评估中体现这一点，我们引入了 “非二进制语句”。因此，上图中的测量结果 B 可以用 “有条件通过 “来代替 “通过”。这样就可以清楚地看到，测量结果中存在一个残余概率，即电流传感器超出了公差范围。
通常情况下，测量不确定性大于电流传感器的计算公差极限。这可能导致 “有条件失败 “评估。由于其他校准实验室的测量不确定度较低，因此尽管进行了评估，电流传感器仍很有可能在数据表规格规定的公差范围内。
为了从测量不确定度相对于公差限值较高的实验室获得明确的二元评价，达尼森公司建议在计算公差限值时将测量不确定度考虑在内。
实际例子最能说明这一建议。例如，DS600ID 的直流校准报告包含以下测量结果。
测量值与额定一次电流的偏差（包括 20%）高于数据手册确定的公差。在上述计算电流传感器总精度的公式中，我们得到的结果单位为 A。通过以下公式可以计算出最大正负公差值（单位 %）。
根据数据手册，最大公差为I读数的 %：
现在可以在 Y 轴的两个方向上加上两倍于实验室测量不确定度的数据表公差。计算公式如下
为了更好地了解情况，显示测量偏差和计算出的测量不确定度是很有用的。为完整起见，这里还应提及相关公式。
下图显示了电流传感器 DS600ID 的测量值，从额定电流的 20% 开始被校准实验室评定为 “有条件故障”。红色横线在计算公差值之外。然而，相对于公差限值而言，测量不确定度应被评估为高。
深蓝色的电流传感器公差限值分别增加了相应测量点实验室测量不确定度的两倍。绿色水平条代表调整后的误差限。校准实验室现在可以做出明确的二进制说明。
交流电校准的特殊方面
即使总误差的计算公式包含直流和交流均方根值，交流信号精度的计算也采用相同的方案。