电学计量校准过程中直流电源输出电压的校准步骤

直流电源作为电学计量领域的基础设备，其输出电压的准确性直接关系到电子仪器、传感器、集成电路等器件的校准精度，是保障量值传递可靠性的关键环节。然而，直流电源在长期使用中易受温度、湿度、元件老化等因素影响，输出电压会出现漂移或偏差，因此定期校准至关重要。本文结合电学计量校准的实践经验，详细拆解直流电源输出电压的校准步骤，覆盖从前期准备到后期验证的全流程，为计量人员提供体系化的操作指南。

校准前的准备工作

校准前需完成三项核心准备：设备选型、环境控制与被校设备预处理。首先是标准设备的选择，需选用精度高于被校直流电源2个等级的标准仪器——例如被校电源允许误差为±0.1%，则标准电压表或数字多用表的精度应不低于±0.01%；同时，标准设备需在有效期内，并带有最新校准证书。

环境条件需满足计量要求：温度控制在20±2℃（高精度电源需±1℃），湿度≤60%RH，校准区域需远离变频器、电焊机等电磁干扰源。若环境温度波动大，需开启恒温设备并等待30分钟，确保环境稳定。

被校设备预处理：先检查外观有无损坏、接线端子是否氧化；随后按说明书要求通电预热（如30-60分钟），预热期间保持空载，不可调整参数，待设备温度波动≤1℃/30分钟时，方可进入下一步。

设备的正确连接方式

设备连接需确保信号准确与安全：被校直流电源的输出端接标准电压表的电压测量端，严格遵循“红正黑负”极性——红表笔接电源正极，黑表笔接负极，避免反向击穿标准表。

连接导线需用低电阻、屏蔽性能好的导线（如镀银铜线或同轴屏蔽线），长度不超过2米，减少电阻与电磁干扰。连接后需轻轻拉动导线，确认端子接触牢固，无松动虚接。

若需带负载校准（如稳压器），需准备符合额定负载的电阻（如额定电流1A的电源，选10Ω/20W电阻），负载电阻需经校准，阻值误差≤0.1%。

预调与热稳定处理

预调是将被校电源的输出调至标称值附近（如标称10V调至9.8-10.2V），让电压调节电路进入工作区间，避免校准中因范围过大导致调整困难。

预热需严格按说明书执行（如某电源要求预热60分钟）。预热期间，被校电源保持空载或接10%以下额定负载，不可调整输出；同时用温度计监测设备温度，待温度波动≤1℃/30分钟时，方可继续。

实际操作中，部分人员为省时间缩短预热，会导致设备未达热平衡，校准结果偏差大。因此预热时间必须严格遵守，不可随意缩短。

零点误差的校准

零点校准是消除零位漂移的关键，不可省略。操作时，将被校电源输出调至0V（确认在“电压调节”模式），读取标准表读数。

若标准表读数偏离0V（如0.02mV），需调整被校电源的零点电位器（通常在设备内部或背面）：缓慢旋转电位器，观察标准表读数，直到读数≤0.01mV（或说明书规定值）。调整后需等待5-10分钟，再次确认0V读数稳定。

若多次调整后零点仍偏差，可能是零点电位器损坏或补偿电路故障，需维修后再校准。

输出量程的分段校准

量程校准按标称量程分段进行（如0-10V、0-100V），每个量程选4-5个点（如20%、50%、80%、100%量程）。操作步骤：①调被校电源至第一个点（如2V），待输出稳定（1分钟内波动≤0.001V），读标准表值；②若偏差（如标称2V，实际1.998V），调整量程电位器，使标准表读数等于标称值；③依次校准所有点。

校准需从最小量程开始（如先校0-10V，再校0-100V），因为小量程精度影响大量程。每个点调整后需等3-5分钟，避免电位器机械滞后导致偏差。

输出电压的线性度测试

线性度反映量程内输出与标称值的线性关系。测试时，每个量程选6-8个均匀点（如0V、2V、4V、6V、8V、10V），测每个点的标准值。

用“最小二乘法”计算：拟合标称值（x）与实际值（y）的直线（y=ax+b），算每个点的残差（实际值-拟合值），取残差最大值为线性误差。例如10V量程线性误差0.015V，若允许误差±0.02V，则合格。

若线性误差超标（如0.03V超过0.02V），可能是元件老化（如电容漏电、电阻变化）或电位器磨损，需更换元件后重校。

输出电压的稳定性验证

稳定性分“短期”与“长期”：短期稳定性——调电源至100%量程（如10V），测1分钟内的峰峰值（最大值-最小值），要求≤允许误差的1/5（如允许±0.02V，峰峰值≤0.004V）；长期稳定性——保持100%量程输出1小时，每10分钟记录一次，算最大偏差（最大值-初始值），要求≤允许误差的1/2（如≤0.01V）。

若稳定性偏差大，可能是散热不良或风扇故障，需清理散热孔或换风扇。

校准数据的记录与分析

数据记录需完整：①被校设备：型号、序列号、标称量程；②标准设备：型号、校准证书号、有效期；③环境：温度、湿度；④校准点：标称值、标准值、调整后值、时间；⑤异常：问题及处理方法。

数据处理算“绝对误差”（实际值-标称值）与“相对误差”（绝对误差/标称值×100%）。例如5V点，标准值4.9995V，绝对误差-0.0005V，相对误差-0.01%，若允许±0.1%则合格。

记录整理成校准报告，含结论（合格/不合格）、建议（如每6个月校准）及签名，保存不少于3年。

校准中的异常问题解决

常见异常处理：①读数波动大：可能是电磁干扰或接线松，移至无干扰区，重连导线；②零点仍偏差：电位器坏或补偿电路故障，换电位器或维修；③量程偏差大：运算放大器坏或电位器磨，换元件重校；④稳定性差：散热不良或风扇坏，清理或换风扇。

遇异常需停校，分析原因，不可强行调参数。无法解决需联系厂家维修，故障排除后重校。

校准结果的后期验证

校准后需验证：①关键点：测0V、50%量程、100%量程，确认偏差在允许内；②负载验证：接额定负载，测输出变化，算“负载调整率”（空载电压-带载电压）/空载电压×100%，要求≤允许误差的1/2（如允许±0.1%，则≤0.05%）。

例如10V电源，空载10.000V，带10Ω负载后9.9995V，负载调整率0.005%，合格。若超标，可能是输出内阻大或功率管坏，需维修后重验。

验证完成后，在电源贴校准标签，标日期、有效期、机构及人员。标签贴明显位置，便于追溯。