在企業(yè)研發(fā)、精密測(cè)試及計(jì)量實(shí)驗(yàn)室中，6.5位數(shù)字多用表的測(cè)量可靠性至關(guān)重要。6.5數(shù)字多用表以7位數(shù)字顯示（首位為0或1，其余位最大為9）為典型特征，滿(mǎn)碼數(shù)可達(dá)2,000,000，能實(shí)現(xiàn)高精度電量測(cè)量，其直流電壓測(cè)量準(zhǔn)確度通常在±0.0040%左右，部分高端型號(hào)如Fluke 8846A可達(dá)到±0.0029%。隨著精密測(cè)量需求的提升，對(duì)這類(lèi)設(shè)備的校準(zhǔn)精度提出了更高要求。按照國(guó)內(nèi)校準(zhǔn)規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)器和被檢設(shè)備之間需實(shí)現(xiàn)3:1 TUR，國(guó)際上則要求4:1 TUR。實(shí)際校準(zhǔn)中，因TUR需實(shí)測(cè)后計(jì)算擴(kuò)展不確定度，行業(yè)常以TAR（測(cè)試準(zhǔn)確度比率）替代評(píng)。

 在實(shí)際校準(zhǔn)工作中，即便使用高精度校準(zhǔn)器，部分測(cè)試點(diǎn)仍難以完全滿(mǎn)足國(guó)際通用的4:1或國(guó)內(nèi)3:1的測(cè)試不確定度比率要求，這給測(cè)量結(jié)果的可信度帶來(lái)了潛在風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)校準(zhǔn)方案中，低TUR條件下的測(cè)量不確定性問(wèn)題較為突出，單純依賴(lài)高精度標(biāo)準(zhǔn)器會(huì)導(dǎo)致校準(zhǔn)成本大幅增加，部分校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)和人員不得不舍棄一些校準(zhǔn)點(diǎn)或頻率范圍的測(cè)試以回避低TUR，這些措施難以從根本上解決問(wèn)題。

一、 背景與挑戰(zhàn)

某電子制造企業(yè)的計(jì)量實(shí)驗(yàn)室，負(fù)責(zé)對(duì)內(nèi)部用于產(chǎn)品驗(yàn)證的多種型號(hào)6.5位數(shù)字多用表（如Keysight 34465A, Keithley DMM6500, Fluke 8846A）進(jìn)行定期校準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)室遵循嚴(yán)格的質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)，要求校準(zhǔn)過(guò)程盡可能滿(mǎn)足4:1的TUR（以TAR評(píng)估）。

然而，在實(shí)際操作中，工程師發(fā)現(xiàn)對(duì)部分型號(hào)儀表進(jìn)行特定功能點(diǎn)（如交流低電壓、極低頻率）校準(zhǔn)時(shí)，現(xiàn)有校準(zhǔn)設(shè)備的能力與被校儀表的精度非常接近，導(dǎo)致TAR值低于2:1，甚至接近1:1。這帶來(lái)了雙重困境：

1.判定風(fēng)險(xiǎn)：校準(zhǔn)結(jié)果處于“合格”邊緣時(shí)，無(wú)法高置信度地判斷儀表是否真的符合規(guī)格，存在誤判風(fēng)險(xiǎn)。

2.成本與效率壓力：若為滿(mǎn)足所有點(diǎn)的TUR要求而全面升級(jí)至更高等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)器，將帶來(lái)巨大的設(shè)備投資成本。

傳統(tǒng)的折衷方法，如回避某些測(cè)試點(diǎn)，無(wú)法從根本上保證儀表的整體性能，且不符合實(shí)驗(yàn)室日益嚴(yán)格的質(zhì)量追溯要求。

二、 福祿克計(jì)量校準(zhǔn)的解決方案

為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，實(shí)驗(yàn)室引入了以Fluke 5560A多產(chǎn)品校準(zhǔn)器為核心硬件，以MET/CAL校準(zhǔn)管理軟件為控制中心的集成化校準(zhǔn)方案，并重點(diǎn)應(yīng)用了其Guardbanding保護(hù)帶功能。

1.Fluke 5560A作為新一代高性能校準(zhǔn)器，專(zhuān)為高精度儀器校準(zhǔn)設(shè)計(jì)，為提升基準(zhǔn)TAR值奠定了基礎(chǔ)，減少了低TUR點(diǎn)的數(shù)量。在6.5位數(shù)字多用表校準(zhǔn)中展現(xiàn)出三大核心優(yōu)勢(shì)： 

1)寬量程與全功能覆蓋：交流電壓測(cè)量范圍為1mV至1020V，頻率覆蓋3Hz至500kHz；交流電流量程10μA至30.5A，頻率3Hz至30kHz，完全覆蓋Keysight 34461A、Keithley DMM6500等主流6.5位數(shù)字多用表的測(cè)量范圍，尤其解決了傳統(tǒng)校準(zhǔn)器（如57x0A系列）10Hz以下頻率無(wú)法覆蓋的問(wèn)題，支持3Hz起始頻率的精準(zhǔn)校準(zhǔn)。

2)高準(zhǔn)確度性能：直流電壓測(cè)量最優(yōu)年指標(biāo)達(dá)±(3.5ppm+2.5μV)，交流電壓為±(42ppm+8μV），電阻測(cè)量準(zhǔn)確度±6.5ppm，在與Fluke 8846A的比對(duì)測(cè)試中，各量程TUR值均穩(wěn)定在4以上，滿(mǎn)足4:1校準(zhǔn)需求。

3)強(qiáng)大的擴(kuò)展能力：支持熱電偶、RTD等多種傳感器校準(zhǔn)，可覆蓋6.5位以下數(shù)字多用表及2GHz示波器等設(shè)備，一臺(tái)校準(zhǔn)器即可滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)室多類(lèi)型設(shè)備校準(zhǔn)需求，提升校準(zhǔn)效率。

2.MET/CAL校準(zhǔn)軟件是Guardbanding技術(shù)落地的關(guān)鍵載體，其核心功能?chē)@校準(zhǔn)流程標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量控制展開(kāi)：

1)保護(hù)帶靈活配置：支持根據(jù)校準(zhǔn)需求設(shè)定不同寬度的保護(hù)帶，提供寬松、標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)格三種控制模式。在MET/CAL中激活保護(hù)帶的操作步驟為：①選擇校準(zhǔn)程序→②進(jìn)入“配置”→③啟用“Guardbanding”→④設(shè)定gb_pts（顯示模式）和gb_result（判定模式）→⑤輸入保護(hù)帶系數(shù)（如0.8，對(duì)應(yīng)20%保護(hù)帶）。

2)校準(zhǔn)過(guò)程自動(dòng)化：內(nèi)置多種6.5位數(shù)字多用表的校準(zhǔn)程序，支持自動(dòng)激勵(lì)信號(hào)輸出、數(shù)據(jù)采集與結(jié)果判定，減少人工操作誤差。軟件可實(shí)時(shí)顯示校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，包括DUT指示值、系統(tǒng)實(shí)際值、誤差百分比等關(guān)鍵參數(shù)，方便操作人員實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3)結(jié)果可視化與追溯：支持校準(zhǔn)報(bào)告自動(dòng)生成，可配置保護(hù)帶顯示參數(shù)（gb_pts參數(shù)），根據(jù)需求選擇顯示超差點(diǎn)、待定點(diǎn)或全部數(shù)據(jù)，滿(mǎn)足質(zhì)量追溯與合規(guī)性要求。

三、 實(shí)施過(guò)程與效果驗(yàn)證

實(shí)驗(yàn)室選取了三臺(tái)具有代表性的6.5位數(shù)字多用表，針對(duì)其低TAR測(cè)試點(diǎn)（如ACV 100mV/3Hz）進(jìn)行了對(duì)比校準(zhǔn)。

1.實(shí)施流程：

1)校準(zhǔn)準(zhǔn)備

A.設(shè)備選型與連接：選用Fluke 5560A作為標(biāo)準(zhǔn)器，被檢表涵蓋Keysight 34461A、34465A、Keithley DMM2000、DMM6500及Fluke 8846A等主流6.5位數(shù)字多用表，按照設(shè)備手冊(cè)完成電路連接，確保信號(hào)傳輸穩(wěn)定。

B.環(huán)境條件控制：校準(zhǔn)環(huán)境溫度控制在23℃±5℃，相對(duì)濕度45%-65%，避免電磁場(chǎng)干擾，保障測(cè)量數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。

C.軟件配置：在MET/CAL軟件中選擇對(duì)應(yīng)被檢表的校準(zhǔn)程序，設(shè)置保護(hù)帶參數(shù)，根據(jù)TUR值調(diào)整控制模式，通常在TUR接近4:1臨界值時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)模式，TUR充足時(shí)可選用寬松模式。

2)校準(zhǔn)執(zhí)行

A.量程與校準(zhǔn)點(diǎn)選擇：根據(jù)被檢表手冊(cè)，選取關(guān)鍵量程與頻率點(diǎn)，涵蓋直流電壓、交流電壓、直流電流、交流電流、電阻等核心功能。以交流電壓校準(zhǔn)為例，選取100mV、1V、10V、100V等典型量程，頻率覆蓋3Hz、5Hz、10Hz、50Hz、1kHz、300kHz等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

B.自動(dòng)校準(zhǔn)運(yùn)行：?jiǎn)?dòng)MET/CAL校準(zhǔn)程序，5560A自動(dòng)輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，被檢表接收并反饋測(cè)量值，軟件實(shí)時(shí)計(jì)算誤差與TUR值，通過(guò)Guardbanding算法判定結(jié)果是否合格。

C.數(shù)據(jù)記錄與異常處理：軟件自動(dòng)記錄各校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)落在待定區(qū)的結(jié)果發(fā)出提示，操作人員可根據(jù)實(shí)際情況選擇重新校準(zhǔn)或調(diào)整保護(hù)帶參數(shù)。

3)報(bào)告生成

校準(zhǔn)完成后，軟件自動(dòng)生成包含校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、TUR值、保護(hù)帶判定結(jié)果的詳細(xì)報(bào)告，支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出與存檔，滿(mǎn)足計(jì)量管理體系的追溯要求。

2.效果對(duì)比：

下表對(duì)比了啟用Guardbanding技術(shù)前后，對(duì)臨界測(cè)試點(diǎn)的判定效果：

四、 應(yīng)用成果總結(jié)

通過(guò)部署此集成化方案，該實(shí)驗(yàn)室取得了顯著成效。選取多款主流6.5位數(shù)字多用表進(jìn)行校準(zhǔn)測(cè)試，盡管絕大部分測(cè)試點(diǎn)TUR值超過(guò)4：1，但仍然有部分點(diǎn)不能滿(mǎn)足，但是通過(guò)Guardbanding技術(shù)優(yōu)化后，校準(zhǔn)的可靠性得以保障。

1.精準(zhǔn)滿(mǎn)足4:1 TUR要求：5560A的高準(zhǔn)確度性能與Guardbanding技術(shù)的協(xié)同作用，使各型號(hào)6.5位數(shù)字多用表的校準(zhǔn)TUR值均穩(wěn)定超過(guò)4，解決了低TUR條件下的校準(zhǔn)難題。

2.降低低TUR帶來(lái)的影響：通過(guò)5560A的低不確定度輸出與保護(hù)帶技術(shù)的誤差補(bǔ)償，有效抵消了低TUR條件下的誤差疊加效應(yīng)，確保被檢表讀數(shù)的可靠性。

3.提升校準(zhǔn)效率與成本控制：MET/CAL軟件的自動(dòng)化功能減少了人工干預(yù)，單臺(tái)設(shè)備校準(zhǔn)時(shí)間縮短30%以上，同時(shí)支持多設(shè)備校準(zhǔn)程序切換，適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室批量校準(zhǔn)需求，校準(zhǔn)成本降低25%-30%。

五、 總結(jié)

基于Guardbanding保護(hù)帶方法、Fluke MET/CAL軟件與5560A多產(chǎn)品校準(zhǔn)器的綜合方案，成功實(shí)現(xiàn)了6.5位數(shù)字多用表的4:1 TUR校準(zhǔn)需求。Guardbanding技術(shù)通過(guò)設(shè)定靈活的保護(hù)帶界限，有效解決了低TUR條件下的測(cè)量不確定度問(wèn)題；5560A校準(zhǔn)器憑借寬量程、高準(zhǔn)確度的性能優(yōu)勢(shì)，提供了穩(wěn)定可靠的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)；MET/CAL軟件則實(shí)現(xiàn)了校準(zhǔn)流程的自動(dòng)化與標(biāo)準(zhǔn)化，三者形成的技術(shù)閉環(huán)為精密儀器校準(zhǔn)提供了高效解決方案。

未來(lái)，隨著6.5位數(shù)字多用表在新能源、半導(dǎo)體等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，校準(zhǔn)需求將向更高精度、更快速度、更智能化方向發(fā)展。建議進(jìn)一步優(yōu)化Guardbanding保護(hù)帶的自適應(yīng)算法，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)保護(hù)帶參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整；同時(shí)拓展5560A與其他類(lèi)型測(cè)量設(shè)備的兼容性，開(kāi)發(fā)新能源行業(yè)高精度電壓監(jiān)測(cè)儀、半導(dǎo)體領(lǐng)域微電流測(cè)量設(shè)備等場(chǎng)景化校準(zhǔn)程序，結(jié)合MET/TEAM數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)AI自適應(yīng)優(yōu)化，為計(jì)量校準(zhǔn)行業(yè)提供更全面的技術(shù)支撐。