Вердикт БелГИМ: к высокоточным измерениям годен

1 октября в лаборатории Производственно-исследовательского отдела измерений электрических величин Белорусского государственного института метрологии (БелГИМ) проводилось измерение параметров прецизионного коммутатора для национального эталона по напряжению с защитой от неправильной коммутации UniTesS Switch USHV36 . В результате измерений было признано, что этот коммутатор может использоваться в высокоточных схемах поверки по напряжению постоянного и переменного тока в широком диапазоне частот и напряжений. Ниже приводится протокол измерений.

 

Протокол измерения параметров коммутатора UniTesS Switch USHV36

Наименование лаборатории, проводившей поверку: ПИО измерений электрических величин

Дата поверки: начало 01.10.2015 окончание 01.10.2015

Эталонное оборудование: Fluke 8508A,   Fluke 5720, Agilent 34420А

Условия проведения поверки: температура окружающего воздуха, о С  18 -20

                                                             относительная   влажность, %    65

 

Измерение термо-ЭДС

Таблица 1 Измерения переходного сопротивления и термо- ЭДС с использованием Agilent 34420А
при температуре 19,5 ±1 °С

№ п/п

маркировка

реле

обозначение нормально-замкнутых

контактов

сопротивление    контактов,

 Ом

ТЭДС,

мкВ

(при 19,5

 ±1 °С )

обозначение нормально-разомкнутых контактов

сопротивление контактов,

 Ом

ТЭДС,

мкВ

(при 19,5

 ±1 °С )

1

Р0

1-5

0,056

-0,050

1-3

0,017

0,10

2

2-6

0,062

-0,080

2-4

0,018

0,13

3

Р1

1-5

0,080

0,022

1-3

0,025

0,47

4

2-6

0,020

-0,135

2-4

0,052

0,01

5

Р2

1-5

0,023

-0,030

1-3

0,030

0,150

6

2-6

0,036

-0,207

2-4

0,025

0,153

7

Р3

1-5

0,038

0,102

1-3

0,130

0,350

8

2-6

0,026

0,115

2-4

0,036

0,251

9

Р4

1-5

0,040

0,170

1-3

0,021

0,310

10

2-6

0,095

0,016

2-4

0,021

0,040

11

Р5

1-5

0,060

0,130

1-3

0,026

0,260

12

2-6

0,033

0,205

2-4

0,025

0,200

 

 

Таблица 2 Измерения переходного сопротивления и термо- ЭДС с использованием Agilent 34420А
при температуре 18,0 ±1 °С

№ п/п

маркировка

реле

обозначение нормально-замкнутых

контактов

сопротивление    контактов,

 Ом

ТЭДС,

мкВ

(при 18 °С)

обозначение нормально-разомкнутых контактов

сопротивление контактов,

 Ом

ТЭДС,

мкВ

(при 18 °С )

1

Р0

1-5

0,02

0,05

1-3

0,015

-0,08

2

2-6

0,14

0,08

2-6

0,021

-0,05

3

Р6

1-5

0,03

0,19

1-3

0,020

0,22

4

2-6

0,033

0,11

2-4

0,026

0,07

5

Р7

1-5

0,024

0,28

1-3

0,027

0,15

6

2-6

0,021

0,10

2-4

0,060

-0,02

7

Р8

1-5

0,028

0,17

1-3

0,060

0,41

8

2-6

0,034

0,24

2-4

0,027

0,30

9

Р9

1-5

0,021

-0,05

1-3

0,023

0,35

10

2-6

0,039

0,11

2-4

0,024

0,24

11

    Р10

1-5

0,028

0,28

1-3

0,024

0,34

12

2-6

0,025

0,24

2-4

0,21

0,21

 

 

Исследование вносимых потерь

Исследование вносимых коммутатором потерь в измерительный тракт осуществляется следующим методом: на первом этапе калибратор Fluke 5720 напрямую подключается к Fluke 8508А, измеряется ряд точек. На втором этапе калибратор через комплект кабелей N типа подключается к коммутатору и затем Fluke 8508А. Измеряются точки из первого этапа. Вычисляются потери.

Недостатки метода:

  • так как измерения проводятся в разное время (20-30 минут), нельзя учесть краткосрочный дрейф параметров, а так же дрейф параметров, вызванный переключением диапазонов и частот калибратора;
  • существенный вклад в бюджет неопределенности метода вносят разные наборы кабелей для прямого подключения СИ и через коммутатор, особенно на высоких частотах, вследствие паразитной емкости и высокого входного импеданса Fluke 8508А;
  • Fluke 8508А не очень подходит для измерения VAC, особенно на высоких частотах.

 

Таблица 3 Исследование вносимых потерь коммутатором при измерении VDC. Измерения проводились с использованием Fluke 5720 и 8508А

Номинальное

значение

Измеренное  значение без коммутатора

Измеренное  значение с коммутатором в разрыве (Контакты 1-2)

Потери вносимые коммутатором  (Контакты 1-2)

Измеренное  значение с коммутатором в разрыве (Контакты 3-2)

Потери вносимые коммутатором  (Контакты 3-2)

10 мВ

10,00197 мВ

10,00136 мВ

0,00061 мВ

10,00130 мВ

0,00067 мВ

1 В

0,9999999 В

0,9999997 В

0,0000002 В

0,9999998 В

0,0000001 В

100 В

99,99903 В

99,99902 В

0,00001 В

99,99901 В

0,00002 В

 

Таблица 4 Исследование вносимых потерь коммутатором при измерении VAC (1мВ). Измерения проводились с использованием Fluke 5720 и 8508А

Частота

Измеренное  значение без коммутатора

Измеренное  значение с коммутатором в разрыве (Контакты 1-2)

Потери вносимые коммутатором  (Контакты

1-2)

Измеренное  значение с коммутатором в разрыве (Контакты 3-2)

Потери вносимые коммутатором  (Контакты 3-2)

50 Гц

0,9999 мВ

0,9997 мВ

0,0002 мВ

0,9980 мВ

0,0020 мВ

1 кГц

1,0008 мВ

1,0005 мВ

0,0003 мВ

1,0005 мВ

0,0003 мВ

10 кГц

1,0013 мВ

1,0011 мВ

0,0002 мВ

1,0010 мВ

0,0003 мВ

100 кГц

1,0000 мВ

0,9999 мВ

0,0001 мВ

0,9998 мВ

0,0002 мВ

 

Таблица 5 Исследование вносимых потерь коммутатором при измерении VAC (1 В). Измерения проводились с использованием Fluke 5720 и 8508А

Частота

Измеренное  значение без коммутатора

Измеренное  значение с коммутатором в разрыве (Контакты 1-2)

Потери вносимые коммутатором  (Контакты

 1-2)

Измеренное  значение с коммутатором в разрыве (Контакты 3-2)

Потери вносимые коммутатором  (Контакты 3-2)

50 Гц

0,999878 В

0,999875 В

0,000003 В

0,999850 В

0,000035 В

1 кГц

0,999930 В

0,999927 В

0,000003 В

0,999912 В

0,000018 В

10 кГц

0,999910 В

0,999909 В

0,000001 В

0,999908 В

0,000002 В

100 кГц

0,999912 В

0,999906 В

0,000006 В

0,999900 В

0,000012 В

1 МГц

0,999731 В

0,999766 В

0,000035 В

0,999680 В

0,000051 В

 

Таблица 6 Исследование вносимых потерь коммутатором при измерении VAC (100 В). Измерения проводились с использованием Fluke 5720 и 8508А

Частота

Измеренное  значение без коммутатора

Измеренное  значение с коммутатором в разрыве (Контакты 1-2)

Потери вносимые коммутатором  (Контакты

1-2)

Измеренное  значение с коммутатором в разрыве (Контакты 3-2)

Потери вносимые коммутатором  (Контакты 3-2)

50 Гц

99,9875 В

99,9873 В

0,0002 В

99,9865 В

0,0001 В

1 кГц

99,9937 В

99,9935 В

0,0002 В

99,9928 В

0,0009 В

10 кГц

99,9950 В

99,9943 В

0,0007 В

99,9946В

0,0004 В

100 кГц

100,0015 В

100,0002 В

0,0013 В

100,0004 В

0,0011 В

 

Неопределенность измерения Fluke 8508А и Fluke 5720 при измерении VAC:

Частота

Неопределенность ±, при измерении 1 мВ

Неопределенность ±, при измерении 1 В

Неопределенность ±, при измерении 100 В

50 Гц

0,01490 мВ

0,11766 мВ

12,3223 мВ

1 кГц

0,02073 мВ

0,10121 мВ

10,7629 мВ

10 кГц

0,01499 мВ

0,11766 мВ

12,3223 мВ

100 кГц

0,02780 мВ

0,72035 мВ

70,1498 мВ

1 МГц

 

30,09584 мВ

 

 

Выводы:

Среднее значение переходного сопротивления замкнутых контактов равно 0,041146, максимальное значение переходного сопротивления замкнутых контактов равно 0,21. СКО равно 0,026784818. Среднее значение ТЭДС равно 0,167208мкВ, максимальное значение ТЭДС равно 0,47мкВ. СКО равно 0,323194122. При измерении VDC с малым уровнем (10мВ) сказывается вносимое ТермоЭДС реле. Вследствие низкого СКО ТЭДС вносимые погрешности могут быть нормированы и в значительной части устранены при использовании ПО UniTesS APM. При измерении VDC с высоким уровнем, вносимые погрешности соизмеримы с разрешающей способностью СИ.

При измерении VAC с ростом частоты выше 100кГц наблюдается рост вносимых потерь. Потери могут быть вызваны паразитными емкостями и индуктивностями коммутатора и\или применяемой схемой исследования. Однако, даже максимальная потеря 51 мкВ при измерении 1 В @ 1 МГц на несколько порядков меньше суммарной неопределенности измерения!

Таким образом, разработанный коммутатор может использоваться в высокоточных схемах поверки по VDC и VAC в широком диапазоне частот и напряжений. Для низких напряжений VDC необходимо учитывать термоЭДС.

О UniTesS

UniTesS – система менеджмента и автоматизации в лаборатории.

Структурно UniTesS состоит из:

Разработка АРМ

Вы не нашли необходимого АРМ в перечне нашей продукции?
В представленных АРМ используются другие эталоны?
У вас другой парк поверяемых/калибруемых средств измерений?

Мы сможем разработать для вас автоматизированное рабочее место под заказ в короткие сроки.

Заполните заявку

Контакты

UniTesS Россия 

  • mb@unitess.by
  • +7 (495) 975-72-83 
  • 127055, Россия, г. Москва,
    ул. Новослободская, д. 67/69, этаж 1, пом. VIII, офис 7а 

 

UniTesS Беларусь 

  • mb@unitess.by
  • +375 (44) 594-63-87
  • +375 (17) 365-35-28
  • 220104, Республика Беларусь,
    г.
    Минск, ул. П. Глебки, 15А

Партнёры и официальные представители