导读

JJF 2296-2025《纳伏电压表校准规范》已于2025年9月发布，即将于2026年3月正式实施。新规范有哪些要点？实践中应如何操作？本文将从规范解读入手，为您详细介绍纳伏电压表校准的四种方法及解决方案。

1  纳伏电压表简介

【纳伏电压表】是一种噪声低、灵敏度高、分辨力达到纳伏级的直流低电压测量仪器。相比于数字多用表，纳伏电压表在测量10 mV及以下电压时具有更高的准确度和重复性。目前市面上主要使用的产品为Keysight 34420A与Keithley 2182A。

在计量领域，纳伏电压表是电压量值传递与溯源链中关键的标准器具，用于校准直流低电压源、直流电能标准装置等涉及低电压输出的仪器，或作为高灵敏度的直流电位差计使用。在工业领域，纳伏电压表广泛应用于测量压力、温度等传感器或敏感元件输出的低电压信号，或配合精密电流源测量低至10 nΩ的低阻器件等，是高精尖产品研发与质量管控中不可或缺的助手。

纳伏电压表是专用于精密测量直流微弱信号的仪器，因此其核心设计思路是如何更有效降低热电势、电磁噪声和抑制干扰，极低的噪声水平是纳伏表的关键指标，在mV测量时可低于10 nVp-p，可以说纳伏表是专为测量极微弱电压而优化的“专项冠军”。

八位半数字多用表是电学测量的“全能选手”，与纳伏电压表相比，具有更丰富的测量功能和更宽的测量范围，直流电压的精度、线性度和长期稳定性是八位半数表的关键指标，其1 V、10 V量程的精度通常优于3 ppm，但其在小电压测量时的本地噪声和分辨率不如纳伏表。

2  校准规范解读

2.1 校准规范简介

• JJF 2296-2025《纳伏电压表校准规范》将于2026年3月正式实施；

• 纳伏电压表的最小量程为1 mV或10 mV，最大量程为100 V；

• 本规范适用于纳伏电压表（或直流数字电压表、数字多用表直流电压功能）10 mV及以下量程的校准，对于10 mV以上量程的校准，可依据JJF 1587-2016《数字多用表校准规范》。

2.2 校准前准备

校准前需要进行外观检查、预热、接线，以及零位漂移测量等操作。

零位漂移测量

• 零位漂移指测量零值信号（输入端短路）时，仪器读数随时间的变化；

• 零位漂移会直接影响测量示值，如果零位漂移较大，将导致校准点的示值误差重复性差，可信程度低，引入的不确定度加大。因此，校准规范中将零位漂移测量列入校准前的准备事项，并作为直流电压测量的不确定度分量；

• 具体方法为使用纳伏表标配的低热电势短路器将电压输入端短接，选择合适量程（一般选最小量程），按照技术手册对其测量状态进行配置，记录规定时间（可选60s）内读数的最大值和最小值，按计算公式得出零位漂移。

其他准备事项

为避免纳伏电压表在测量低电压时受到热电势、噪声等影响，还需关注以下事项：

• 环境：校准时确保环境温度变化<1℃；避免人员走动扰乱空气流动，导致温度场不稳定；避免空调风口直吹仪器，导致仪器或导线上温度波动不均匀；仪器、测试导线保持静止状态，确保周围无明显影响测量的机械振动与电磁干扰；
• 接线：建议佩戴防静电手套操作，采用低热电势测试导线；接线时将导线插头对准仪器端子后平顺推入，切勿用力或倾斜插入，否则可能导致端子或插头磨损而氧化，同时应力释放也会对测试造成影响；接线完成后需等
• 预热：按仪器的技术手册要求进行预热，确保仪器工作在热稳定状态。

2.3 校准项目与方法

关于直流电压校准，校准规范中规定了以下四种校准方法，可根据实际需求选择。

标准器要求

四种校准方法的共同点在于通过单台仪器或多台仪器组建的测试系统，以产生校准纳伏电压表所需的10 mV及以下的电压信号，需重点关注其准确度与短期稳定度。参考纳伏表Keysight 34420A与Keithley 2182A的技术规格，对标准器的典型要求如下表：

2.3.1 量子电压法

校准方法简介

量子电压标准基于约瑟夫森效应，通过对处于超导状态、微波辐照下的约瑟夫森结通入偏置电流产生量子化直流电压，电压值仅由微波频率和约瑟夫森常数决定，具有极高的准确度，一般作为国家级计量基准使用，是直流电压量值溯源的源头。其工作原理决定了准确度不会因为幅值下降而降低，即使输出10 mV及以下的电压，准确度始终维持10^-9量级，远超过纳伏电压表校准对标准器的要求。

2.3.2 标准源法

校准方法简介

直流低电压标准源直接输出标准电压信号，覆盖10 mV及以下量程，用于校准纳伏电压表。

天恒方案推荐

天恒为标准源法校准纳伏表专门研制了一款直流低电压标准源——TH1200纳伏表校准装置，该仪器具备高精度、高稳定度、宽范围、低噪声、低温漂等特点。

· DCV 输出范围：± (0～120 V)

· DCV 准确度：±19 ppm @ 1 mV，±13 ppm @ 10 mV

· DCV 短期稳定度(pk-pk)：2.8 ppm/min @ 1 mV，1 ppm/min @ 10 mV

· 具备双通道电压输出端子

· 选配专业校准软件

· 双通道输出，简化接线操作

· 轻便化设计，便于用户携带

· 自动化校准，提升校准效率

· 校准纳伏电压表(标准源法)

· 校准直流电压表/数字多用表100 V及以下量程

· 校准数字采集卡等低电压测量仪表   

 *TH1200 短期稳定性演示

TH1200具备以下功能，可适配纳伏表（Keysight 34420A与Keithley 2182A）的校准：

· 具备双通道电压输出端子，适配纳伏表原装的低热电势测试导线，简化接线操作，实现对纳伏表双通道电压的校准；

· 提供专业校准软件作为选配件，实现对纳伏表的自动化校准，提升校准效率；

· 支持RS232、LAN、USB等多种通讯接口，便于用户搭建测试系统。

基于轻便化设计，可选便携式储运箱，便于用户携带。

· 尺寸：215 mm (宽) × 400 mm (深) × 133 mm (高)，不含脚垫与端子；

· 质量：约6 kg。

2.3.3 标准分压器法

校准方法简介

• 直流标准电压源通常在100 mV～10 V的范围具有较好的精度指标，结合精密分压器进行高准确度的V/V变换，以实现校准纳伏表所需的10 mV及以下的电压信号；
• 标准电压源应具有四线输出功能，或可采用高稳电压源与高精度数表的组合，以降低线阻影响；

• 分压器可使用多只标准电阻串联组建，电阻的选取应注意其额定电压及温度系数；由于存在引线电阻及接触电阻的影响，在使用前应对分压器的比例进行标定。

天恒方案推荐

2.3.4 电流电压转换法

校准方法简介

• 选用具有高稳定度输出能力的直流恒流源，根据标准电阻器的超高比例准确度R0：R1，得到标准表与被检表的电压比UN：UX，以实现对纳伏表mV电压的校准；
• 恒流源的短期稳定度应优于被检纳伏表最大允许误差的1/10；
• 标准电阻的选取应注意其额定电流（不低于10 mA）及温度系数，且在使用前进行标定；
• 直流标准电压表的输入阻抗需不小于1 GΩ。

天恒方案推荐

2.3.5 校准方法对比

天恒方案推荐校准方法对比

关于以上四种校准方法，下表进行了优劣势的对比。其中标准源法具有操作便捷、自动校准、成本低等优势，是各级计量机构校准纳伏表的理想选择。