项目背景

某省级计量技术研究院负责全省电力、交通、通讯等行业电流测量仪器的检定和校准工作。为提升检定能力和效率，院方决定开发新一代便携式标准电流源，用于现场校准各类电流测量仪器。

标准电流源的核心是高精度分流器，其精度直接决定了整个设备的测量不确定度。这是对分流器精度要求最高的应用场景之一。

技术指标要求：

• 电流输出范围：0.1A-100A
• 电流输出精度：±0.02%
• 分流器测量不确定度：≤0.01%（k=2）
• 长期稳定性：<20ppm/年
• 温度系数：<5ppm/℃

面临的技术挑战

1. 极高精度要求

0.01%的测量不确定度对分流器的各项性能指标都提出了极高要求，包括电阻值精度、温度系数、长期稳定性、热电势等。

2. 极低温度系数

常规分流器的温度系数为20-50ppm/℃，无法满足<5ppm/℃的要求。需要选用特殊合金材料或采用温度补偿技术。

3. 长期稳定性

作为计量标准器，分流器阻值在使用寿命内不能有明显漂移，否则会影响溯源链的可靠性。

4. 热电势影响

在µV级信号测量中，分流器的热电势可能成为主要误差源。需要选用低热电势材料并优化结构设计。

技术解决方案

1. 特选级分流器

选用FL-2型分流器的计量级特选版本，关键参数：

• 电阻值：1mΩ ±0.01%（出厂校准）
• 额定电流：100A
• 温度系数：<5ppm/℃（20-30℃范围内）
• 长期稳定性：<20ppm/年
• 热电势：<0.5µV/℃

2. 特殊合金材料

电阻体采用蔡拉宁（Zeranin）合金，这是一种铜锰镍合金，具有极低的温度系数（典型值±5ppm/℃）和热电势（<1µV/℃），是精密电阻的理想材料。

3. 低热电势结构设计

• 电阻体两端采用完全对称结构
• 电压取样点位于电阻体温度场的对称位置
• 采用专门的低热电势焊接工艺
• 系统配置正反向测量功能，消除剩余热电势影响

4. 温度补偿

系统配置高精度铂电阻温度传感器（Pt100），实时测量分流器温度。软件根据分流器的温度特性曲线（出厂标定）进行在线补偿，进一步降低温度影响。

项目成果

• 测量不确定度：分流器测量不确定度达到0.01%（k=2），满足设计要求
• 温度特性：20-30℃范围内TCR<5ppm/℃，结合温度补偿后<2ppm/℃
• 稳定性验证：连续跟踪测试2年，年漂移<15ppm
• 计量认证：通过中国计量科学研究院溯源，取得校准证书
• 应用效果：设备投入使用后，检定效率提升3倍，受到用户好评

技术参数汇总