一文理解计量产品的校表

什么是校表

校表一般是指电能计量表的产品校准，通过对整机进行offset校正，增益校正等，可以提高产品的精度使整机能够达到非常高的精度，并达到国家规范标准。

电表是用于千家万户的计费产品，一切涉及到计费的产品需要通过质量监督局的检测标准。常用电表分为0.5级，1级和2级，对应的精度允许误差分别是0.5%，1%和2%。如果不经过校准，是达不到国标要求的，所以在出厂前就需要通过校表台对整个系统的误差做一次校准。

为什么需要校表

下图是以计量芯片HLW8112为例的一个电能计量系统的原理图，测量系统由三个核心功能区组成：

1、        电流采样部分，主要是1mR采样电阻，一般选用1%精度；

2、        电压采样部分，由5个200K电阻和1个1K的分压电阻组成，一般选用1%或0.5%的精度；

3、        计量芯片，HLW8112，芯片精度1%。

误差来源：

1、1mR采样电阻;

2、电压分压电阻：200K和1K;

3、HLW8112芯片误差：offset误差和增益PGA误差。

因为1mR采样电阻的精度是1%，HLW8112的精度也是1%，而如果要做到国标电表的标准，以1级为例，整个系统要达到1%的精度，如果不对系统进行校准，是不能满足要求的。

是否所有产品需要校准（校表）

那么我们应该如何判断我们的产品是否需要校准呢，首先应该根据产品的性质来看，如果是计费类项目，因为计费是受国家监管的，那么是需要校准的。如果是一般的消费类产品，则根据产品的规格定义来确定，如果产品规格要求非常高，需要1%的精度，那么也是需要校准的。但如果是WIFI插座等普通消费类产品，则可以不用校准。因产品要求不同，消费类计量产品和电表的校表方法不同，由于消费类计量产品的产品规格低于电表，且不涉及计量项目，所以对消费类计量产品，如果需要校表，可以简化校表步骤。

误差的直观分析

       以上图为例，如果不校表，我们来看看会产生哪些误差。假如对上图输入250W和400W 的两个标准负载，

则有以下关系：

      （1）   272.5 = K1 * 250 + b;

      （2）   430 = K1*400 + b;

可以计算出：K1 = 1.05，b = 10。

那么可以判断，此系统的offset误差是b = 10W,增益系数误差是K1= 1.05；这个K１和b就是我们校准要消除的误差。

那么通过校准，我们就知道了实际系统的实际偏差，通过软件就可以进行数据修正，得到真实的功率数据。

如何校正

整机校正

整机校正是指待整个产品制作完成后，在包装之前，对整机进行校正，校正完成后，再做成品功能检测，最后包装入库。

如图所示，是采用专用的交流电子负载做为校准负载，，这种电子交流负载的精度高（一般精度在1%以内），校表后可以达到非常理想的效果，整机校正成功后，线性度在1%以内。

上图采用交流稳压源和电阻负载（或灯泡）用于校正，因为电阻负载发热会导致阻值发生变化，影响到功率变化，所以下图方法校正的精度低一些。

两种校正方法其实是没有区别的，区别在于选择的标准负载不同，选择的是专用的交流电子负载，此类电子负载成本相对较高，但负载的精度比较高。选用的是低成本的方案，负载的精度没有专用负载高，灯泡和电阻时常会受到发热的影响，使得负载功率发生变化，校正达到的效果相对差些，一般在1%-3%左右。

     半成品PCBA校正

         半成品PCBA校正是指在PCBA的功能检测过程中，把校正的过程放在半成品PCBA检测一起，这样做的好处是可以在产品装上模具之前将一部分不良品剔除出来。 校正示意图如下图所示。

在半成品PCBA校准时，需要制作测试工装与其配合，此时通过探针将电子负载的与PCBA的测试点连接在一起，因为探针与PCBA的焊盘测试点是通过压力接触的，所以此时测量的负载最好不要太大，建议不超过500W。

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