中华人民共和国国家计量技术规范
JJF2259—2025
磁强计校验装置校准规范
CalibrationSpecificationforMagnetometerVerificationEquipment
2025-06-11发布2025-12-11实施
国家市场监督管理总局 发布
归口单位:全国电磁计量技术委员会
主要起草单位:湖南省计量检测研究院
无锡市计量测试院
长沙天恒测控技术有限公司
参加起草单位:衡阳市计量测试中心
中国测试技术研究院
辽宁省计量科学研究院
本规范委托全国电磁计量技术委员会负责解释
本规范主要起草人:
徐 昱(湖南省计量检测研究院)
陈桂英(湖南省计量检测研究院)
严海东(无锡市计量测试院)
周新华(长沙天恒测控技术有限公司)
参加起草人:
杨小红(衡阳市计量测试中心)
李 龙(中国测试技术研究院)
梁国鼎(辽宁省计量科学研究院)
目 录
引言……………………………………………………………………………………… (Ⅱ)
1 范围…………………………………………………………………………………… (1)
2 引用文件……………………………………………………………………………… (1)
3 概述…………………………………………………………………………………… (1)
4 计量特性……………………………………………………………………………… (3)
4.1 零磁场腔磁通密度………………………………………………………………… (3)
4.2 励磁电流…………………………………………………………………………… (3)
4.3 磁场线圈常数KB ………………………………………………………………… (3)
4.4 磁场发生器的均匀度……………………………………………………………… (3)
4.5 零位漂移…………………………………………………………………………… (3)
4.6 磁通密度…………………………………………………………………………… (3)
5 校准条件……………………………………………………………………………… (4)
5.1 环境条件…………………………………………………………………………… (4)
5.2 测量标准及其他设备……………………………………………………………… (4)
6 校准项目和校准方法………………………………………………………………… (4)
6.1 校准项目…………………………………………………………………………… (4)
6.2 校准方法…………………………………………………………………………… (5)
7 校准结果表达………………………………………………………………………… (10)
8 复校时间间隔………………………………………………………………………… (10)
附录A 磁场均匀度测量不确定度评定……………………………………………… (11)
附录B 校准原始记录格式…………………………………………………………… (16)
附录C 校准证书内页格式…………………………………………………………… (19)
引 言
JJF1001—2011 《通用计量术语及定义》、JJF1071—2010 《国家计量校准规范编写
规则》和JJF1059.1—2012 《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范编制工作
的基础性系列规范。
本规范为首次发布。
1 范围
本规范适用于1mT~2.5T直流磁场磁强计校验装置的校准。
2 引用文件
本规范引用了下列文件:
JJF1013—1989 磁学计量常用名词术语及定义(试行)
JJF1597—2016 直流稳定电源校准规范
JJF1832—2020 (1mT~2.5T)磁强计校准规范
JJF1906—2021 恒定磁场线圈校准规范
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于该规范;凡是不注日期的引用文
件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。
3 概述
直流磁场磁强计校验装置(以下简称校验装置)由零磁场腔、磁场发生器、探头位
置调节装置、标准磁强计等组成。用于直流磁场磁强计的校准。
励磁电源、磁场线圈、直流电流表组成的磁场发生器可产生1mT~100mT 的磁
场。磁场线圈一般可采用亥姆霍兹线圈、螺线管。磁场的磁通密度值可由标准磁强计测
得,亦可由励磁电源的电流值与磁场线圈常数计算得到。亥姆霍兹线圈磁场发生器的原
理如图1所示,螺线管线圈磁场发生器的原理如图2所示。
励磁电源、电磁铁、直流电流表组成的磁场发生器可产生10mT~2.5T 的磁场。
磁场的磁通密度由标准磁强计测得,原理图如图3所示。
零磁场腔用于校准磁强计的零位,原理如图4所示。
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图1 亥姆霍兹线圈磁场发生器原理图
图2 螺线管线圈磁场发生器原理图
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图3 电磁铁磁场发生器原理图
图4 零磁场腔校准磁强计的零位原理图
4 计量特性
4.1 零磁场腔磁通密度
零磁场腔内的磁通密度不大于1μT。
4.2 励磁电流
电流范围:1mA~30A,最大允许误差:± (0.01%~0.05%)。
励磁电流在5min内的短期稳定度:0.001%~0.01%。
4.3 磁场线圈常数KB
最大允许误差:± (0.01%~0.1%)。
4.4 磁场发生器的均匀度
在给定的磁场均匀区内的磁场均匀度:0.01%~0.1%。
4.5 零位漂移
标准磁强计的零位漂移一般不超过其最大允许误差的1/3。
4.6 磁通密度
标准磁强计的测量范围:10mT~2.5T,最大允许误差:± (0.01%~0.1%)。
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注:以上指标不用于合格性判别,仅供参考。
5 校准条件
5.1 环境条件
a)环境温度:(20±2)℃;
b)相对湿度:≤80%;
c)供电电源:(220±22)V,(50±1)Hz;
d)周围无明显影响测量的电磁干扰和机械振动。
5.2 测量标准及其他设备
标准器须经过高一级计量标准的检定(或校准),其合成标准不确定度不超过校验
装置对应参数最大允许误差的1/3。
5.2.1 磁通门磁强计
0.1μT~10μT的最大允许误差的绝对值不超过0.1μT。零点偏移不超过被校零
磁场腔内磁通密度的1/10。
5.2.2 标准电流表
最大允许误差优于校验装置励磁电流最大允许误差的1/3。
5.2.3 参考磁强计
最大允许误差优于被校磁场线圈最大允许误差的1/3。
5.2.4 精密恒流源
可输出磁场线圈校准点所需的工作电流,5min内的短期稳定度应优于被校磁场线
圈常数最大允许误差的1/5,最大允许误差优于被校磁场线圈常数最大允许误差的1/5。
5.2.5 数字电压表
最大允许误差优于校验装置励磁电流最大允许误差的1/5。
5.2.6 电流电压转换器
最大允许误差优于校验装置励磁电流最大允许误差的1/5。
6 校准项目和校准方法
6.1 校准项目
校准项目见表1。
表1 校准项目一览表
序号校准项目校准方法条款
1 零磁场腔磁通密度6.2.2
2 励磁电流6.2.3
3 励磁电流稳定度6.2.4
4 磁场线圈常数6.2.5
5 磁场均匀度6.2.6
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表1 (续)
序号校准项目校准方法条款
6 零位漂移6.2.7
7 磁通密度6.2.8
6.2 校准方法
6.2.1 校准前的准备
6.2.1.1 外观检查
目测或手动操作,检查校验装置是否符合以下要求:
a)外形结构完好,无影响正常工作的机械损伤;
b)外露部件(面板、按钮、接线端子等)无松动;
c)产品名称、制造厂家、仪器型号和出厂编号等均有明确标记;
d)具备探头位置调节装置。
6.2.1.2 通电检查和预热
a)通电后,所有开关、旋钮及按键应灵活可靠;
b)各指示灯工作正常,数值显示清晰,无影响示值的缺陷;
c)各测量功能、量程切换正常,测量软件能正常使用;
d)校验装置和测量标准均需充分预热。
6.2.2 零磁场腔磁通密度
零磁场腔磁通密度校准接线图如图5所示。
图5 零磁场腔磁通密度校准接线图
将磁通门磁强计按使用说明进行预热。设置磁通门磁强计量程至最低量程挡并进行
清零,将探头置于零磁场腔的工作区内,磁通门磁强计的读数BN 即为零磁场腔的磁通
密度B0。
6.2.3 励磁电流
励磁电流校准接线图如图6所示。
5
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图6 励磁电流校准接线图
根据需要,在励磁电流源的输出范围内选取不少于5个校准点。
将校验装置的励磁电流源输出端与磁场线圈或电磁铁、直流标准电流表串联,调节
校验装置的电流输出,记录校验装置的励磁电流示值IX 以及直流标准电流表的示
值IN。
亦可将电流源串联电流电压转换器,用标准电压表测量电流电压转换器的输出电
压,由欧姆定律得到电流实际值。
校验装置的励磁电流示值绝对误差按公式(1)计算。
ΔI=IX-IN (1)
式中:
ΔI———校验装置的励磁电流示值绝对误差,A;
IX———校验装置励磁电流的示值,A;
IN———直流标准电流表的示值,A。
校验装置的励磁电流示值相对误差按公式(2)计算。
γI=
IX -IN
IN
×100% (2)
式中:
γI———校验装置的励磁电流示值相对误差。
6.2.4 励磁电流稳定度
校准接线图如图5所示。
选取电流源每个量程的满量程值为校准点。设置励磁电流的输出,保持输出电流不
变。依据JJF1597的相应条款,测量5min内励磁电流的稳定度。
6.2.5 磁场线圈常数
磁场线圈一般可采用亥姆霍兹线圈、螺线管。
亥姆霍兹线圈的线圈常数校准接线图如图7所示。
螺线管的线圈常数校准接线图如图8所示。
磁场线圈的线圈常数校准也可依据JJF1906的相应条款进行。
6
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图7 亥姆霍兹线圈的线圈常数校准接线图
图8 螺线管的线圈常数校准接线图
校准步骤如下:
a)选用满足要求的精密恒流源对磁场线圈进行励磁。校准点一般选择磁场线圈最
大磁场的50%以上;
b)将被校磁场线圈的磁轴垂直地磁场的方向放置,参考磁强计探头放置在被校磁
场线圈磁场均匀区中心;
c)根据磁场校准点设置精密恒流源的输出电流I+ ,记录输出电流值;调整参考磁
强计的探头方向,使其示值最大,记录示值B + ;
d)将精密恒流源的输出电流反向,记录输出电流I- 和参考磁强计的示值B - 。
磁场线圈的线圈常数按公式(3)计算。
(KB)N = B+-BI+-
I- (3)
式中:
(KB)N———被校磁场线圈的线圈常数实际值,T/A;
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I+ ———精密恒流源的正向输出电流,A;
I- ———精密恒流源的反向输出电流,A;
B + ———输出正向电流时,参考磁强计的示值,T;
B - ———输出反向电流时,参考磁强计的示值,T。
被校磁场线圈的线圈常数的示值绝对误差按公式(4)计算。
ΔK =(KB)X - (KB)N (4)
式中:
ΔK ———被校磁场线圈的线圈常数的示值绝对误差,T/A;
(KB)X———被校磁场线圈的线圈常数标称值,T/A。
(KB)N———被校磁场线圈的线圈常数标称值,T/A。
被校磁场线圈的线圈常数的示值相对误差按公式(5)计算。
γK = ΔK (KB)N
×100% (5)
式中:
γK———被校磁场线圈的线圈常数的示值相对误差。
6.2.6 磁场均匀度
6.2.6.1 测量位置的选取
a)对于亥姆霍兹线圈,在给定的磁场均匀区内,按图9所示,测量不少于7个点
的磁通密度值;包括:线圈的中心(点O)、磁轴与磁场均匀区边沿的2个交点(点1、
点2)、与磁轴正交且经过线圈中心的两条正交线与磁场均匀区边沿的4个交点(点3、
点4、点5、点6)。
图9 亥姆霍兹线圈的磁场均匀区测量点
b)对于螺线管线圈,在给定的磁场均匀区内,按图10所示,测量磁轴与磁场均匀
区边沿的两个交点之间均匀分布的5个点(点1、点2、O、点3、点4)的磁通密度值。
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图10 螺线管线圈的磁场均匀区测量点
c)对于电磁铁,在给定的磁场均匀区内,按图11所示,测量电磁铁两个极面间隙
的中心(点O)、以O 点为圆心、半径为R 的圆形平面上均匀分布的4个点(点1、
点2、点3、点4)的磁通密度值。
图11 电磁铁的磁场均匀区测量点
6.2.6.2 校准步骤
a)一般选择最大磁场的50%以上的校准点;
b)调节探头位置调节装置,确定每个测量点的位置;
c)使用参考磁强计测量每个点的磁通密度值Bi。
每个测量点的磁通密度与中心点的相对差值按公式(6)计算:
δi =
Bi -B0
B0
×100% (6)
式中:
δi———被校磁场发生器的第i 点磁通密度与中心点的相对差值;
Bi———被校磁场发生器的第i 点的磁通密度,T;
B0———被校磁场发生器的中心点的磁通密度,T。
取δi 的最大值作为磁场发生器的均匀度。
磁场线圈、电磁铁磁场的均匀度一般只进行首次校准,后续可不再进行。
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磁场线圈的均匀度校准也可依据JJF1906的相应条款进行。
6.2.7 零位漂移
磁强计校验装置中标准磁强计的零位漂移依据JJF1832的相应条款进行校准。
6.2.8 磁通密度
磁强计校验装置中标准磁强计的磁通密度依据JJF1832的相应条款进行校准。
7 校准结果表达
校准结果应在校准证书(报告)上反映,校准证书(报告)应至少包括以下信息:
a)标题,如“校准证书”;
b)实验室名称和地址;
c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);
d)证书或报告的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;
e)客户的名称和地址;
f)被校对象的描述和明确标识;
g)进行校准的日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时,应说明被校对象的
接收日期;
h)如果与校准结果的有效性或应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;
i)对校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;
j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;
k)校准环境的描述;
l)校准结果及其测量不确定度的说明;
m)对校准规范的偏离的说明;
n)校准证书和校准报告签发人的签名、职务或等效标识;
o)校准结果仅对被校对象有效的声明;
p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书或报告的声明。
校准原始记录格式见附录B,校准证书(报告)内页格式见附录C。
8 复校时间间隔
建议复校时间间隔为12个月。送校单位也可根据实际使用情况自主决定复校时间
间隔。
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附录A
磁场均匀度测量不确定度评定
A.1 测量方法
将磁强计探头放置于电磁铁均匀区的每个测量点,测量电磁铁磁场的磁通密度。选
取各测量点的磁通密度值与中心点的相对差值的最大值,为该区域的磁场均匀度。步骤
如下:
a)设置电流源输出为带电磁铁负载状态;
b)调节电流使之输出1T的磁场,将探头放置在电磁铁均匀区的极面间隙中心位
置,待稳定后,记录恒定电流下的磁通密度值;
c)调节探头到相应的测量位置,待稳定后,记录恒定电流下的磁通密度值。
A.2 测量模型
每个测量点的磁通密度与中心点的相对差值为式(A.1):
δi = Bi -B0
B0
×100% = Bi
B0
-1 ×100% (A.1)
式中:
δi———被校磁场发生器的第i 点磁通密度与中心点的相对差值;
Bi———被校磁场发生器的第i 点的磁通密度,T;
B0———被校磁场发生器的中心点的磁通密度,T。
取δi 的最大值作为磁场发生器的均匀度。
则灵敏系数为:
c(B0)=?f
?B0
=±
Bi
B02
c(Bi)=?f
?Bi
=± 1 B0
A.3 标准不确定度来源
A.3.1 电磁铁磁场均匀度的不确定度来源如下
A.3.1.1 中心点O 处磁通密度测量引入的标准不确定度uc1
a)测量重复性引入的标准不确定度u1;
b)标准磁强计引入的标准不确定度u1(B);
c)精密恒流源稳定度引入的标准不确定度u1(I);
d)探头位置偏移引入的标准不确定度u1(δBx)。
A.3.1.2 测量点i 处磁通密度测量引入的标准不确定度uc2
a)测量重复性引入的标准不确定度u2;
b)标准磁强计引入的标准不确定度u2(B);
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c)精密恒流源稳定度引入的标准不确定度u2(I);
d)探头位置偏移引入的标准不确定度u2(δBx)。
A.4 标准不确定度的评定
A.4.1 中心点O 处磁通密度测量引入的标准不确定度uc1
A.4.1.1 测量重复性引入的标准不确定度u1
调节精密恒流源的电流,使得输出的磁通密度为1T,通过精密磁强计探头寻找在
中心点O 处的最大磁通密度值,并重复测量10组数据,见表A.1。
表A.1 中心点O 处10次重复测量的磁通密度值
序号Bi/T
1 1.01124
2 1.01123
3 1.01123
4 1.01124
5 1.01123
6 1.01123
7 1.01124
8 1.01124
9 1.01124
10 1.01123
平均值1.011235
根据贝塞尔公式,单次测量值的实验标准偏差为:
S1(Bn)= Σ10
i=1(Bi -B)2
10-1 =0.0053mT
u1=0.0053mT
A.4.1.2 标准磁强计引入的标准不确定度u1(B)
由标准磁强计的技术指标,给出的最大允许误差为±5×10-6,测量磁场点的磁通
密度值为1T,此区间内认为服从均匀分布,包含因子k= 3,则标准磁强计引入的标
准不确定度为:
u1(B)=5×10-6 ×1000mT
3 ≈0.0029mT
A.4.1.3 精密恒流源稳定度引入的标准不确定度u1(I)
精密恒流源经过校准,带电磁铁负载电流的稳定度最大值为±0.002%,此区间内
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认为服从均匀分布,包含因子k= 3,则输出的磁通密度值为1T时,精密恒流源稳定
度引入的标准不确定度为:
u1(I)=2×10-5 ×1000mT
3 ≈0.0115mT
A.4.1.4 探头位置偏移引入的标准不确定度u1(δBx)
根据厂家说明书提供的参数,探头位置调节引入的不确定度的相对值为0.002%,
则在1T 点的值为0.02mT,此区间内认为服从均匀分布,包含因子k= 3,则探头位
置偏移引入的标准不确定为:
u1(δBx)=0.02mT
3 ≈0.0115mT
A.4.2 测量点i 处磁通密度测量引入的标准不确定度uc2
A.4.2.1 测量重复性引入的标准不确定度u2
调节精密恒流源的电流,使得输出的磁通密度为1T,通过精密磁强计探头寻找在
测量点2处的最大磁通密度值,并重复测量10组数据,见表A.2。
表A.2 测量点i 处10次重复测量磁通密度值
序号Bi/T
1 1.01126
2 1.01126
3 1.01127
4 1.01126
5 1.01126
6 1.01126
7 1.01126
8 1.01126
9 1.01125
10 1.01126
平均值1.01126
根据贝塞尔公式,单次测量的实验标准偏差为:
S2(Bn)= Σ10
i=1(Bi -B)2
10-1 ≈0.0047mT
则u2=0.0047mT
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A.4.2.2 标准磁强计引入的标准不确定度u2(B)
由标准磁强计的技术指标,给出的最大允许误差为±5×10-6,测量磁场点的磁通
密度值为1T,此区间内认为服从均匀分布,包含因子k= 3,则标准磁强计引入的标
准不确定度为:
u2(B)=5×10-6 ×1000mT
3 ≈0.0029mT
A.4.2.3 精密恒流源稳定度引入的标准不确定度u2(I)
精密恒流源经过校准,带电磁铁负载电流的稳定度最大值为±0.002%,此区间认
为服从均匀分布,包含因子k= 3,则输出的磁通密度值为1T时,精密恒流源稳定度
引入的标准不确定度为:
u2(I)=2×10-5 ×1000mT
3 ≈0.0115mT
A.4.2.4 探头位置偏移引入的标准不确定度u2(δBx)
根据厂家说明书提供的参数,探头位置调节引入的不确定度的相对值为0.002%,
则在1T点的值为0.02mT,此区间内认为服从均匀分布,包含因子k= 3,探头位置
偏移引入的标准不确定为:
u2(δBx)=0.02mT
3 ≈0.0115mT
A.5 合成标准不确定度
不确定度分量见表A.3。
表A.3 电磁铁均匀度不确定度分量一览表
不确定度
分量
不确定度来源
评定
方法
概率分布
类型
灵敏系数
|ci|
标准不确定
度ui
mT
不确定度
分量
|ci|u(xi)
磁通密度测量
引入的标准
不确定度
u1 测量重复性A 正态分布
u1(B) 标准磁强计B 均匀分布
u1(I) 精密恒流源稳定度B 均匀分布
u1(δBx) 探头位置偏移B 均匀分布
-0.9889T-1
0.0053 5.2×10-6
0.0029 2.9×10-6
0.0115 1.1×10-5
0.0115 1.1×10-5
1.67×10-5
u2 测量重复性A 正态分布
u2(B) 标准磁强计B 均匀分布
u2(I) 精密恒流源稳定度B 均匀分布
u2(δBx) 探头位置偏移B 均匀分布
0.9889T-1
0.0047 4.6×10-6
0.0029 2.9×10-6
0.0115 1.1×10-5
0.0115 1.1×10-5
1.65×10-5
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由于中心点O 处磁通密度测量引入的标准不确定度uc1与测量点i 处磁通密度测量
引入的标准不确定度uc2之间强正相关,则合成标准不确定度为:
uc(δi)=uc1 +uc2 ≈3.4×10-5
A.6 扩展不确定度
取包含因子k=2,则扩展不确定度为
U(δi)=kuc(δi)=7×10-5,k =2
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附录B
校准原始记录格式
磁强计校验装置校准原始记录
第 页 共 页
委托单位: 委托单位地址:
器具名称: 型号规格:
制造单位: 出厂编号:
证书编号: 校准依据:
校准地点及其环境条件
地点:
温度: ℃ 相对湿度: % 其他:
校准所使用的主要计量标准:
名称型号/规格出厂编号证书编号
不确定度/准
确度等级/最
大允许误差
有效期
1. 外观及通电检查
2. 零磁场腔磁通密度
实测值/μT
3. 励磁电流
量程示值/A 实测值/A 示值误差/A 扩展不确定度(k=2)
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磁强计校验装置校准原始记录
第 页 共 页
4.5min内的励磁电流稳定度(带不同负载)
量程Imax/A Imin/A 稳定度/%
5. 磁场线圈常数
磁场线圈常数标称值磁场线圈常数实际值扩展不确定度(k=2)
6. 磁场线圈均匀度
测量点磁通密度值/mT 与中心点的相对差值均匀度
7. 电磁铁均匀度
测量点磁通密度值/mT 与中心点的相对差值均匀度
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磁强计校验装置校准原始记录
第 页 共 页
8. 零位漂移
被测量Bmin Bmax
测量结果/mT
零位漂移值/mT
扩展不确定度(k=2)
9. 磁通密度
量程挡/mT 示值/mT 实际值/mT 示值误差/mT 扩展不确定度(k=2)
校准人员: 核验人员: 校准日期: 年 月 日
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附录C
校准证书内页格式
证书编号××××××—××××
<校准机构授权说明>
校准结果不确定度的评估和表述均符合JJF1059.1的要求。
校准环境条件及地点:
温度℃ 地点
相对湿度% 其他
校准所依据的技术文件(代号、名称):
校准所使用的主要测量标准:
名称测量范围
不确定度/
准确度等级
证书编号
证书有效期至
(YYYY-MM-DD)
第×页 共×页
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证书编号××××××-××××
校准结果
1. 零磁场腔磁通密度
实测值/μT
2. 励磁电流
量程示值/A 实测值/A 示值误差/A 扩展不确定度
U (k=2)
3.5min内的励磁电流稳定度(带不同负载)
量程Imax/A Imin/A 稳定度/%
4. 磁场线圈常数
磁场线圈常数标称值磁场线圈常数实际值扩展不确定度U (k=2)
5. 磁场均匀度(磁场线圈)
测试点磁通密度/mT 与中心点的相对差值均匀度
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JJF2259—2025
证书编号××××××—××××
校准结果
6. 磁场均匀度(电磁铁)
测试点磁通密度/mT 与中心点的相对误差均匀度
7. 零位漂移
时间Bmin Bmax
测量结果/mT
零位漂移值/mT
扩展不确定度(k=2)
8. 磁通密度
量程挡/mT 示值/mT 实际值/mT 示值误差/mT 扩展不确定度/mT
说明:
根 据客户要求和校准文件的规定,通常情况下个月校准一次。
声明:
1 仅对加盖“×××××校准专用章”的完整证书负责。
2 本证书的校准结果仅对本次所校准的计量器具有效。
校准员: 核验员:
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