电缆管理在校准实验室装置中具有重要但却经常被忽视的作用。管理或维护不当的配线和表笔会导致不确定度，影响测量，最终影响校准准确度。

事实上，表笔和配线管理不当是导致实验室测量误差的主要原因。然而，在建立校准实验室时采用配线管理最佳实践方案有助于消除上述误差。我们将在本文中介绍配线和表笔对校准的影响，以及如何选择、维护配线和表笔的最佳实践等。

配线和表笔在校准中起到什么作用？

表笔和配线是校准器与被测设备(UUT)之间的电气连接。在校准实验室中，您可能不会将配线和表笔视为电气仪器，但它们会带来电阻、电感、电容以及介电吸收等变量，所有这些变量都会对测量结果产生影响。如果电缆无适当屏蔽，电磁场(EMF)干扰也可能成为影响因素。

选择正确表笔和配线、选择正确连接器，甚至管理电缆本身，都是精确校准的关键因素。投资购买正确的电缆和连接器，可以节省在诊断和排除测量误差方面所花费的时间。

如何选择正确的配线和表笔

在精密计量中，希望使用相同材质的连接器、适配器或测试线，尽可能实现简单的连接。选择适合校准实验室装置的配线和表笔时，有几个因素需要考虑。我们将在下文中进行详细介绍。

1. 选择连接器材质

选择连接器时需要考虑的至关重要的一点是其金属类型。需要确保连接器的金属材质类型与电缆相同。这是因为使用异种金属会导致热电压等问题，尤其对于低电平直流电压测量来说；这也被称为塞贝克效应。

尽可能选择纯铜材质的连接器和电缆，以减少热效应带来的不确定度。为获得优异结果，请使用低热、碲铜或镀金连接器，避免使用镀镍材质的连接器。

2. 选择表笔和配线

计量人员要使用多种类型的表笔和配线，但常见的三种类型是跳线、测试探头和同轴电缆。我们将在下文中详细介绍每种类型的配线，以方便您选择适合校准实验室装置的电缆类型。

跳线

跳线适用于校准器与数字万用表(DMM)、校准器与被测设备(UUT)之间的连接以及传递测量。跳线两端通常配有相同类型的连接器，通常为香蕉插头。这种跳线很容易获得，并且很容易堆叠，方便必要时进行多重连接。

通常情况下，价格低廉的跳线无屏蔽，因此不适合进行精密测量。此外，香蕉插头内的金属头会随着时间推移而松动，从而导致测量误差。

测试探头

测试探头可放置于电路板或其他电路上以便进行直接、精确测量。测试探头通常还配有鳄鱼夹等诸多附件，从而提供更多连接选择，更容易连接到测试设备难以触及的区域。

然而，并非所有的测试探头都一样。高品质探头通常具有安全特性，如可伸缩护套和兼容夹钳等配件，使其更加可靠。

同轴电缆

同轴电缆易于连接和管理，通常具有良好屏蔽，可减少测量误差。同轴电缆配有多种类型的连接器端头，如N型直插头、BNC或SMA，当被测设备(UUT)具有同轴连接器时，同轴电缆是不错的选择。还可以搭配适配器以使用带有香蕉插孔的同轴电缆。

大部分同轴电缆采用细金属线编织网作为外导体，覆盖率在80%到98%之间。市面上的一些电缆采用箔屏蔽层而非金属编织网来增加覆盖率到100%，但这种材质更昂贵，更容易损坏。

尽管同轴电缆覆盖率高且易于使用，但同时也可能具有高电容，这可能会降低信号质量。有些电缆具有规定的弯曲半径，严格遵守该弯曲半径至关重要，以确保不会损坏屏蔽层。

3. 选择正确的屏蔽等级

不同类型的布线和电缆有助于避免在电路中接收到不需要的信号。虽然没有绝对合适或不合适的屏蔽，但不同类型的屏蔽适用于各种不同情况。应用中存在静电和磁场干扰时，要考虑需要多少屏蔽以及屏蔽是否有效。

校准实验室配线和表笔维护最佳实践

线开始校准工作之前，需要将配线视为整个校准实验室设置的一部分。以下是需要考虑的关键事项：

• 安全性：使用的所有表笔和配线的额定电压或电流等级符合应用要求。
• 防护等级：表笔的防护等级为CAT I至CAT IV。确保使用具有适当额定值的测试线。
• 精度：使用三位半万用表进行测量与使用八位半万用表进行测量的差别很大，对配线的要求也有区别。
• 环境因素：测试线的使用环境如何？环境是否受控？是否存在可能影响测量不确定度的外部影响因素，如磁场或静电场？

连接器的保养与清洁

维护、清洁连接器，使其处于良好的工作状态是进行准确测量的关键，这在进行射频(RF)或微波测量时尤为重要。

使用异丙醇(isopropanol)清除灰尘或污染物，确保连接器内部清洁，防止灰尘和碎屑进入。还可以使用气雾罐中的压缩空气，但要避免使用工厂气雾剂，因为其可能被压缩机中的油污染。

尽量降低温度影响

使用异金属会导致热电势(EMF)，测试线和被测设备(UUT)温度不同时也会导致热电势(EMF)。 要避免上述情况，可等到各设备和电缆的温度都与周围环境温度一致时再进行测量。还可以使用隔热材料覆盖接头和端子，防止测量区域受气流影响。此外，更换连接时，应避免在靠近接头的区域操作电缆。

减少电磁或静电辐射

辐射通常来自于测量之外的环境中的某种物体。可能包括来自输电线路或其他设备(如电机、冷却风扇或空调设备)的电气噪声。实验室中使用的Wi-Fi接入点甚至手机等通信设备也会在仪器附近产生高电平信号，从而导致低频直流测量出现问题。

屏蔽可减轻上述影响，消除来自环境或设备的辐射。大部分设计精良的仪器都具有适当的内部屏蔽，但成本较低的设备可能没有屏蔽。使用屏蔽测试线还有助于防止辐射、提高测量准确度。

虽然屏蔽有助于解决由辐射或电磁干扰引起的测量问题，但清楚认识和谨慎处理环境和设备也同样重要。

• 确保实验室内的所有电源接线都穿过接地的金属线管。
• 利用电源线接地对原级电源电路进行屏蔽，利用数字电源公共端对数字电路进行屏蔽，利用法拉第屏蔽等局部屏蔽对敏感模拟电路进行屏蔽。
• 确保荧光灯具和LED照明设备的金属外壳接地，以减少干扰。
• 进行敏感测量时，注意不要在附近放置不必要的设备。

检查干扰的快速方法是进行低电平交流测量，如毫伏电流读数。如果测量结果出乎意料地高，则有可能存在干扰。可以尝试关断附近的设备，查看效果是否有所改善。这样做可以指示干扰源。

磁耦合和环路

接线中的大环路比紧凑环路更容易受到干扰。保持电线紧密靠近可更大限度地减少电压差，降低接收干扰的机会。同轴电缆尤其有效，因为带电导体以同心方式运行，可抵消电场和磁场。

磁场必须垂直穿过环路才能感应电流，因此将测试线排列成与磁场成直角的方式可更大限度地降低干扰。双绞线也有助于减小环路面积，这在处理大电流时尤其有益。在测试线周围增加屏蔽，或使其远离潜在干扰源，也有助于降低磁场的影响。

仪器放置或堆叠

仪器的摆放方式(如堆叠)也会影响读数。例如，电源变压器等仪器可辐射频率为50或60 Hz的磁场，该磁场可通过仪器外壳辐射到另一个仪器。如果读数不正常，尝试重新安排设置，查看是否有有所改善。

接地

接地不良或不匹配造成的接地环路可能会导致测量误差；这种情况可能会使部分信号电流流经电源安全接地环路。

以下是一些降低接地环路风险的小技巧：

• 将校准器和被测设备(UUT)的电源插头插入同一个插座。
• 如果可能，将任何向安全接地插头输入大量电流的设备连接到另一个电路。
• 使用低电阻电缆，并尽可能缩短系统互连，以降低电阻性和电抗性阻抗。同轴电缆是理想选择，尤其对于存在射频(RF)信号的应用。
• 如果有人拔掉安全插头或利用“欺骗插头”绕过安全插头，请勿操作设备。因为这样会使触电保护失效。

仪器屏蔽

使用法拉第屏蔽等措施对仪器进行屏蔽，可确保敏感的测量电路避免出现静电耦合或电场耦合问题。使用高导磁合金(mu-Metal)等材料还可以屏蔽磁效应。

哪些福禄克电缆或测试线产品更适合用于校准实验室？

适合的电缆或测试线产品取决于实验室所进行的测量类型。

适合测量直流电压的电缆

低电阻应用：使用低电压、低EMF电缆，以实现卓越性能。异种金属所产生的热量更容易对直流测量产生影响。建议使用铜线或平接线片牢牢固定到接线柱上，而不是使用香蕉插孔。

高电阻应用：对于高电阻应用，应使用绝缘电阻非常高的电缆和高品质香蕉插头电缆。聚四氟乙烯涂层通常是理想的绝缘材料。

适合测量交流电压的电缆

电缆电容对交流测量具有较大影响，因此必须选择电容尽可能小的电缆。电容低于20皮法/英尺的高品质、屏蔽、绝缘双绞线可有效降低电容，防止电磁场影响测量。

由于同轴电缆具有高电容，因此只能用于要求中等准确度的应用。

总结

了解测试线和连接器如何对测量和校准准确度产生影响，并通过选择和管理配线来减轻上述因素的影响，可确保更精确的校准，避免许多潜在的测量问题。

希望更加了解配线和表笔对校准的重要性？请参阅以下资料：