内江仪器外校检测机构-第三方校准中心

Hello！小伙伴们！使用Arc电极可以简化电极的管理，上期给大家演示了怎么查看电极的基础信息，那么这期给大家简单介绍一下使用ArcAir App如何校准电极，这里我们以pH电极为例，可以推广到其他电极，pH电极是两点校准，电导率电极是单点校准，DO电极可以进行单点或者双点校准。

需要的工具和设备：



Arc蓝牙无线适配器（1代货号 243460或者2代货号 243470）

电极需要供电，可以通过PCS给电极供电或者Arc USB电源线（货号243490-01）

带有ArcAir App的移动设备（平板或手机） 学术论文中，经常会提到容量增量(IC)法，具体的算法原理在这里就不详细讲解了，相信BMS算法工程师和研究者对此并不陌生，有大量的论文对此有详细的阐述。关于IC的研究，大家不妨注重阅读北京交通大学团队的论文，通过对北交团队论文的阅读，我发现北交对IC的研究已经相当详细了，只看该团队的论文，就能完全了解IC法，无需再阅读其他论文。IC曲线原本是主要用来研究电池老化路径和机理，可以用来对电池的SOH进行估计和预测。姜久春老师的讲座对此有过演讲，见下方链接：同时呢，也有学者发现IC可以用来进行SOC的校准，同时也有BMS企业对此有应用。

简单介绍一下IC曲线。

对于锂离子电池来讲，可以通过dQ/dV-V曲线，研究电池内部正负极材料的情况，d Q/d V曲线通常称之为电量增量（Incremental Capacity,IC）曲线，如下图（LFP电芯）。利用IC曲线分析电池的衰减机理，这类方法通常称之为ICA（Incremental Capacity Analysis）；利用DV 曲线分析电池的衰减机理，这类方法通常称之为DVA（Differential Voltage Analysis）。

其实对上面两种曲线还有多种变形，在文献中也都有讲到，比如说将纵轴的dQ/dV换成dSOC/dV，也可以将IC曲线的横轴（图1）换成容量或者SOC， 其次，如果要通过上述曲线寻找SOC校准点，应该要明白IC曲线或者DV曲线以及变形曲线，可以反映电池电量的汇聚效应，可以理解为这些曲线能够反映在充电过程中某个电压区间或者某个SOC区间，充入的电量多（汇聚效应大），在另外一些区间则充入的电量少（汇聚效应小）。而我们要寻找SOC校准点，就是找到一个电压区间，其电量的汇聚效应要尽量小，请仔细思考该思想。

以图1为例，IC曲线有三个峰，分别是①、②、⑤，这三个峰对应的电压充入的电量多，汇聚效应大，尤其是②峰，每变化一个单位的电压其充入的电量非常多，也就说此时的电压与电量（或者SOC）的一一对应关系不明显，应该尽量在曲线两端的电压区间选择SOC校准点，比如说在3.5V时，对应的电量增量近乎为0，说明3.5V与电量（或SOC）的一一对应关系非常明显，因此在3.5V及以上的电压，适合用来作为SOC的校准点。那么对图2和图3进行分析，也会得到同样的结论，这跟上一篇文章中的SOC校准点的选择不谋而合。

其中，安徽的优旦科技在其官网中，提到利用上述方法进行SOC的校准，当然也可以用来进行SOH估计（至于如何用来进行SOH估计，后续文章会详细展开讲）

7月14日上午，我中心特邀省计量院老师对中心检验检测仪器设备进行了检定/校准，包括箱式电阻炉、液相色谱仪、气相色谱仪、紫外分光光度计、卡尔费休水分测定仪等12台仪器设备。“历史上每一次的知识大爆炸，后面都有技术的迭代更新”。功率计的测量方法也不例外，随着功率传感器技术的进步，旧的测量方式已被推陈出新，下面请跟随陈老师一起，学习新测量技术。



功率计主要的计量校准项目，是被检功率计的功率测量精度；过去传统计量方法是在被检功率计关闭修正因子状态下，与功率标准的测量值比较，给出新的修正因子表，导入刷新原有功率计修正因子表；随着功率传感器技术的进步，新的校准和修正方法如下：

修正因子数据表校准更新方法



R&S功率传感器，内置修正因子数据表和附加修正数据表，其它厂商的新一代USB功率传感器一般也采用这种方式；

功率测量时，通过频率设置选择修正因子，不可关闭，传统方法中关闭修正因子的步骤无法实现；

功率传感器的标准修正因子数据表存储在加密保护区(EEPROM)，只能通过本公司的功率标准和软件进行校准读写刷新，计量单位从仪器公司购置功率标准，例如R&S NRPC及软件，可以刷新该公司功率传感器存储区中的修正因子表；

如果计量校准中采用的功率标准与被检功率传感器来自不同生产商，只能将与功率标准比对的误差表，导入功率传感器的附加修正数据表(闪存存储)并默认激活。功率传感器的附加修正数据表是公开的，生产商会提供相应软件工具，例如R&S NRP-toolkit。功率传感器计量校准时，不建议采用上述刷写修正因子的方法，建议采用“合格判定”：



根据功率传感器（探头）的指标手册给出的不确定度范围；



计量时参考功率标准的测量值与被检功率计测量值的差值作为检测结果；



检测结果在测量不确定度范围之内，则此探头通过合格判定，无需修改数据和刷写修正因子表，因为测量不确定度范围内的修正因子数据刷新毫无意义；



如果超出不确定度指标范围，建议返厂维修或校准；



对于测量值超差而并未损坏的传感器，也可以刷写修正因子或附加修正数据表，校准被校传感器。

网络分析仪是否可以不校准？

不校准直接测试，这是网络分析仪的降档使用方法，不校准状态比校准后的误差可能大10倍以上，可以用来临时观察评估，不可用作正式测量报告数据。

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校准件配套数据的必要性

的配套数据是校准件价值所在，没有数据的校准件不能用来做校准。

矢量网络分析仪校准时，选定激活所使用的校准件配套的数据，不能不选，也不能选择不配套的其它数据，也不能选ideal理想值，否则导致校准错误。配套数据不准确，会导致的校准误差。

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什么是SOLT和TOSM校准？它们的区别？

两者是同样的校准技术。

SOLT是Keysight的叫法，Short - Open - Load - Through；

TOSM是R&S的叫法，Through - Open - Short - Match。

推荐称为TOSM，因为Load和Line的缩写都是L，可能产生混淆。

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正确TOSM校准基础要求？

✦ 校准件接口类型与DUT完全一致；

✦ Through - Open - Short - Match各个校准件的配套数据匹配，多项式模型或s1p数据均可；

✦ 在矢网Cal kit菜单中检查Through校准件数据，是否male-male, female - female以及male - female 三种类型齐备，而且通常male - female直通不需要物理器件，实际是测试电缆接口直接互联，Delay（或电长度）和loss等于零，其它两种直通这两项参数大于零，或者完整s2p数据；

✦ 在矢网Cal kit菜单中检查Through校准件数据，如果仅有THRU(m-f)，delay=0，而其它OSM校准件数据齐备，此套校准件不支持male-female以外的TOSM校准，如果是m-m或f-f的被测件测量，只能应用未知直通UOSM校准；

✦ 在矢网Cal kit菜单中检查Through校准件数据，如果THRU(m-f)的delay=0，那么即使校准箱中存在THRU(m-f)物理器件，也不能在TOSM校准值使用；

✦ 注意，可能在使用的校准箱中，发现有各种接口类型的直通连接器，但是Cal kit中没有配套数据，说明这仅仅是连接器，只能作为未知直通，不能用作THRU直通校准件。

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同轴校准常用方法？

✦ 双端口和多端口测试时，如果Through - Open - Short - Match各个校准件的配套数据完整且在校准周期内，推荐使用TOSM；

✦ 如果直通校准件没有的配套数据，推荐采用未知直通校准，SOLR是Keysight的叫法，UOSM是R&S的叫法，校准过程与TOSM类似，执行OSM校准步骤后，用一个普通同轴连接器代替THRU做未知直通校准；

✦ 单端口器件测试时，推荐OSM(OSL)校准。

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UOSM的"未知直通"连接器的要求？

未知直通连接器，实现测试界面之间的连接，与DUT接口类型一致，驻波没有特殊要求，损耗不大且满足互易性（S21=S12 >> -40dB）即可。

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校准件的配套数据类型格式？

校准件的配套数据，有两种类型，一种是多项式模型，另一种是S参数数据。

✦ 校准时采用配套的校准件数据，不可使用ideal理想数据；

✦ S参数数据类型，是校准件配套计量的S参数数据；

✦ 多项式模型，除了特性阻抗以外，一般给出Open的电容多项式系数、Short的电感多项式系数、Through的延时（单位ps）或电长度（单位mm），以及上述校准件的loss（GΩ/s或dB/√GHz）；

✦ 精密级校准件，每套校准件严格的出厂测试，配套计量的S参数数据类型，并且给出基于此数据的多项式模型；

✦ 经济型校准件一般都采用多项式模式的模式，而且每个型号的多项式系数都是一样的，无需出厂测试，产品线工艺误差，不确定度比精密级校准件差。

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测试同轴连接器的要求？

测试电缆末端连接器要求很高，随意使用的普通商用转接器无法精度要求。生产工艺和精度的原因，造成同轴内导体连接缝隙，造成阻抗不连续，反射驻波会恶化。另据计量学界对此连接缝隙的仿真研究，要求校准件有一定的缝隙避免出现谐振，且不同同轴类型和频率范围的连接器，要求的小缝隙尺寸不同。对于空气线校准件，为了两侧的对称性，尽量缝隙小化。

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快速查验网络分析仪是否故障

各端口不接电缆开路进行全频段波量测试，显示水平功率曲线，数值等于网络分析仪设置功率，起伏不超过2dB，说明状态完好；

曲线如果出现大的波峰波谷，说明网络分析仪故障。

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快速查验校准件故障方法？

以下是正常校准件的表现：

✦ 端口1分别直接连接Short - Open - Load（Match），S11扫频测试；

✦ Open和Short，S11幅度接近0dB，S11的delay与配套数据一致；

✦ Open的起始相位0°左右，Short的起始相位180°左右；

✦ 匹配负载的S11<-20dB，相位随机；

✦ Through连接端口1-2，观察测试S11≈S22<-20dB，S21≈S12且数值很小。

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如何校准同轴校准件的数据

✦ 初始检验校准件，包括特殊设计的精密空气线、精密负载和短路器，精密测试电缆和连接器；

✦ 矢量网络分析仪使用上述装置完成初始TRL校准后，对校准件进行测试获取S参数数据，作为配套数据。依据这些S参数进行曲线拟合运算，可以得到多项式模型系数数据。

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校准件的维护保养

✦ 校准件是精密校准器具，严防物理损伤，保持日常清洁防尘维护。另外注意日常使用中的磨损造成校准件数据的变化，使用一段时间需要重新校准，校准周期建议1年或500次连接，原厂和计量机构可以提供校准服务。

✦ 建议与生产企业签订保修、维修和校准服务合同，校准件用量大且频繁的用户需要注意，有些厂商规定拒绝单体校准件维修替换，整套购置，这种情况需考虑维护预案以避免损失。