1tom224

9. METROLOGIA

450

Funkcje łączeniowe w kalibratorze mogą być realizowane ręcznie bezpośrednio I pośrednio, zwykle poprzez wewnętrzny system mikroprocesorowy z klawiatury ratora, czy też zdalnie z zewnętrznego systemu komputerowego, gdy kalibrator j zastosowany w automatycznym systemie sprawdzania.

Kalibratory zapewniają napięcie do 1100 V, umożliwiają rozdzielczość nastawian' napięcia wzorcowego 6 do 7 dekad (10⁷ stanów'); wartość jednostki kwantyzacji rno-'^a wynosić 10 nV, dopuszczalne obciążenie prądem — do 100 mA. Czas odpowiedzi ^ sterowanie jest względnie długi — w niektórych sytuacjach do kilkunastu sekund _Co wydłuża znacznie czas sprawdzania w systemie automatycznym. Niepcwmość nastawiane go napięcia wzorcowego prądu stałego w najlepszym wykonaniu i na najkorzystniejszym zakresie może być ok. +5 ppm, a przy przeciętnej jakości kalibratora wynosi ±0,03% ]_ub więcej.

Sposób sprawdzania kalibratorów napięcia stałego jest zawarty w Instrukcji 5 941 i (Dz. N. i M. nr 13, 1988).

Przemienne sinusoidalne napięcie wzorcowe otrzymuje się w dwojaki sposób;

—    tradycyjny używa się źródła o dużej stałości i potrzebnej rozdzielczości nastawiania-nastawione napięcie w układzie komparatora mierzy się przy użyciu wzorca napięcia stałego;

—    nowoczesny — uży w'a się kalibratora napięcia przemiennego, w którym są realizowane w' układzie elektronicznym samoczynnie obie wymienione funkcje — generowanie napięcia i pomiar.

Wytwarzanie wzorcowego napięcia przemiennego jest zwykle jedną z funkcji kalibratora uniwersalnego. Częstotliwość napięcia z kalibratora jest nastawialna w paśmie najczęściej od 40 Hz do kilku kilohereów. a dla kalibratorów o paśmie rozszerzonym od 10 Hz do 1 MHz.

Zakres generowanego napięcia sinusoidalnego wynosi do 1100 V (w podzakresach); najmniejsza jednostka kwantyzacji może wynosić 1 nV. Niepewność nastawianego napięcia zależy od częstotliwości i podzakresu. Największą dokładność osiąga się w przedziale częstotliwości 40-1-1000 Hz i napięcia 10-^800 V; wówczas niepewność nastawionego napięcia może wynieść ±0,01%. Przeciętnej jakości oferowane kalibratory mają jednak niepewność +0,05%. Przy napięciu poniżej 10 V i częstotliwości spoza podanego przedziału niepewność nastawianego napięcia jest co najmniej o rząd większa.

Budowane są wzorce-transfery skutecznego napięcia zmiennego (niesinusoidalnego.) na napięcie stałe, działające na zasadzie termicznej. W paśmie do 50 kHz w najlepszym wykonaniu niepewność transferu wynosi ±0,01%, a poza wymienionym pasmem — jest większa. Transfer jest szczególnie użyteczny do badań, w których pomiar skutecznego napięcia niesinusoidalnego jest konieczny z dużą dokładnością.

Sposób sprawdzania kalibratorów napięcia zmiennego jest zawarty w Instrukcji 5,9410/1 (Dz. N. i M. nr 11, 1989), a sprawdzanie komparatorów termoelektrycznych

—    w Instrukcji 5,972/1 (Dz. N. i M. nr 4, 1988).

9.3.2. Wzorce natężenia prądu

Wzorcowy prąd na zasadzie definicji I A lub równoważnie jest realizowany współczesny wyłącznie do celów badawczych. Nie ma on zastosowania jako etalon pierw⁰ Etalonowe natężenie prądu — etalon wtórny otrzymuje się wtórnie za pomocą wzci napięcia 1 V i wzorca rezystancji 1 Q. Na tej samej zasadzie otrzymuje się wzorc natężenie jako etalony niższych rzędów dokładności.    . - ₀

Wzorcowe natężenie prądu stałego i przemiennego do sprawdzania P^rz5?f?_rVCh pomiarowych otrzymuje się praktycznie za pomocą kalibratorów prądu, w kt° -funkcja generowania wzorcowego prądu jest zwykle jedną z funkcji kalibratora ^uni'^A''_n0sc nego. Niepewność nastawianego prądu jest wówczas 2-^4 razy większa niż niep^e]* ,_aD. generowania odpowiedniego napięcia przez dany kalibrator. Osiągalna jednostka -_a tyzacji może wynosić 0,1 nA przy tej samej rozdzielczości, którą kalibrator ma dla nap -Realizowane są zakresy do 10 A z tym, że dokładniejsze są zakresy do 2 A.

Oferuje się wzmacniacze transkonduktancyjnc, które mogą dostarczyć wzorcowy prąd dużei wartości (np. do 20 A), gdy na ich wejście będzie doprowadzone wzorcowe ⁰ _nj_ccie stale lub przemienne. W dobrym wykonaniu realizują one transkonduktancję "wzmocnienie” napięcia na prąd — I/U), np. 1 S z niepewnością +0,02% przy prądzie

r wzmocnienie

stały®^oraz ±0    _    . -    -    ...

wzmacniacza transkonduktancyjnego zapewnia realizację wzorcowego prądu o dużej wartości i dużej rozdzielczości nastawiania.

'taly® °^raz ±0,05% — przy przemiennym. Połączenie kalibratora napięcia jako wzorca

9    33. Wzorce składowych impedancji

9.3 3.1. Wzorce rezystancji

Od 1990 roku jest wprowadzona międzynarodowa nowa definicja miary rezystancji 1 fi. Definicja i odtwarzanie miary są oparte na kwantowym zjawisku Halla (realizuje się tzw. kwantowe prawo Ohma), dla którego stałą fizyczną Kłitzinga R_K90 przyjęto równą 25812,807 fi. Zrealizowaną wielkość skwantowanej rezystancji jako etalon pierwotny porównuje się ze starannie wykonanym opornikiem wzorcowym 10000 fi (dziesiętna wartość najbliższa skwantowanej rezystancji). W ten sposób wywzorcowany opornik 10000 fi lub grupa takich oporników stanowi etalon wtórny najwyższej dokładności. Współcześnie wartość rezystancji 10000 fi odtwarza się najdokładniej.

Oceniono w programie międzynarodowych badań, żc na zasadzie kwantowego prawa Ohma można odtworzyć miarę rezystancji z. niepewnością graniczną względną +0,6 ppm.

Wzorce rezystancji — etalony i wzorce użytkowe — wykonuje się jako oporniki wzorcowe o wartościach z szeregu dziesiętnych krotności albo jako zestawy zwane dekadowymi, w których łączenie jest realizowane za pomocą kołków' (wykonanie dokładniejsze) lub przełączników. Jednomiarowe oporniki wzorcowe małej wartości (mniej niż 100 fi) są wj^rkonywane jako czterozaciskowe (para zacisków prądowych i para zacisków napięciowych).

Oporniki jednomiarowe są wykonywane w dziewięciu klasach dokładności: najdokładniejsze są klasy 0,0005, najmniej dokładne — 0,2. Najdokładniejsze oporniki bywają hermetyzowane. Dużej wartości oporniki (większe niż 10 Mfi) nie są wykonywane w najdokładniejszych klasach, podobnie jak oporniki o bardzo małej wartości (mniej niż

10    ^J fi). Dla oporników klasy 0,02 i mniej dokładnych tolerancja wykonania musi być nic większa niż dopuszczalny błąd klasy; a dla oporników klasy 0,01 i dokładniejszych tolerancja wykonania nie powinna być większa niż +0,01% (klasę wyznacza niestałość ¹ niepewność uwierzytelnienia). Deklarowane dokładności charakteryzują oporniki przy Prądzie stałym i w warunkach odniesienia. Dokładność przy prądzie przemiennym jest osobno charakteryzowana i podawana dla pasma lub dla odpowiedniej częstotliwości, ytporniki nie powinny wykazywać siły elektromotorycznej (sem) kontaktowej większej niż /y/K, a ich temperaturowy współczynnik rezystancji nie powinien być większy niż “ /K. Podstawową właściwość przy prądzie przemiennym opornika wyraża stała zasowa t — L/R-RĆ wynikająca z resztkowej indukcyjności L i pojemności C. Stała ^m?^ze wynosić 1 -7-100 ns i jest większa dla większych rezystancji.

_te '^^arunki odniesienia dla oporników dokładnych określają następujące czynniki: chi ^Pf^ratura (23±0,1)°C, dopuszczalne obciążenie opornika (mniejsze niż 0,05 W), sposób Rdzenia (naturalny lub kąpiel termostatyzowana).

+-'“viuuuc wictauwusu upun.uis.v_>w uuf^iauiijuii    nui niai^ wne i wyiui\.ajq £. uau_y-

teinl ^tcchnologii. Oferuje się oporniki foliowe z nietradycyjnych stopów, których _b .Psraturowy współczynnik wynosi mniej niż 0,6 ppm/K w temperaturze 25°C (i może obci-• ^atn.’ ^uj^emny)> sił® termoelektryczna jest nie większa niż 0,2 pV/K, natomiast Wlm^alnośćjest dziesięciokrotnie większa niż dla tradycyjnych. Oporniki o wartościach W ^ ^wy^konuj^e si? ^z tolerancją + 10 ppm.

^ynaagania i badania oporników jednomiarowych są zawarte w PN-90/E-06509.

dekadowe wykonuje się w siedmiu klasach dokładności — najdokładniejsze są ^okt h ' P^ckudy o dużej wartości są dokładniejsze niż dekady o opornikach mniejszych. ■^adność (klasa) zestawu wiclodekadowcgo wynika z klasy dekady o największej

I .^mienione właściwości oporników dokładnych są normatywne i wynikają z trądy-

2<>«