ЕТАЛОНИ ОДИНИЦЬ НАПРУГИ І СИЛИ ЗМІННОГО СТРУМУ

ЕТАЛОНИ ОДИНИЦЬ НАПРУГИ І СИЛИ ЗМІННОГО СТРУМУ

Еталони одиниці напруги змінного струму

Параметри напруги змінного струму

Для характеристики напруги змінного струму використовуються такі параметри: пікове значення (для квазігармонічних коливань – амплітудне) – найбільше… ; (5.1)

Основні методи точного вимірювання (відтворення) напруги змінного струму

Другий, придатний для чисто гармонічного чи іншого сигналу з точно відомою формою, полягає у вимірюванні амплітуди змінної напруги і наступному… . Третій базується на компаруванні теплових енергій (потужностей) при поданні на термоперетворювач вимірюваної змінної і…

Еталон змінної напруги в діапазоні низьких і середніх частот

При подачі на вхід ТП змінної напруги (перемикач П в положенні 1) фіксується термо-ЕРС на його виході, пропорційна . Потім на вхід ТП подається…      

Еталон одиниці напруги на високих частотах

Структурну схема державного еталона Росії в діапазоні ВЧ і УВЧ подано на рис. 5.10 [37]. У цьому варіанті терморезистори включаються в мостову схему, за допомогою якої…    

Узгодження розміру вольта в частотному і динамічному діапазонах

Еталони високої напруги постійного та змінного струму

Розглянемо коротко принцип побудови таких еталонів. Еталон високої напруги постійного струму, як правило будується за такою… Розмір одиниці напруги постійного струму передається від державного еталона ЕРС на ефекті Джозефсона через відповідні…

Узгодження еталонів вольта

Як вже було сказано, вихідний розмір вольта “народжується” на постійному струмі через ефект Джозефсона і далі передається в широкий частотний і…      

Еталони одиниці сили змінного струму

Як показує метрологічна практика розвинених країн, точні вимірювання сили змінного струму необхідні в діапазоні частот приблизно до 300 МГц. При цьому найбільша точність вимірювання потрібна на низьких і середніх частотах (до 1 МГц) при значеннях струму до 10 – 20 А. У більш високочастотному діапазоні вимоги до точності нижче, але сила струму може досягати сотень амперів. Тому і відповідні еталони в різних діапазонах будуються на різних принципах.

 

Еталон сили струму в діапазоні низьких і середніх частот

В еталонах одиниці сили змінного струму в цьому частотному діапазоні застосовується та ж методологія, що і в еталонах змінної напруги НЧ-діапазону,… , а для вимірювань використовується описаний вище метод теплового компарування з різночасовим порівнянням теплової дії…

Еталон сили струму в діапазоні високих частот

Відтворення одиниці сили струму ВЧ базується на електродинамічному перетворенні енергії електромагнітного поля в механічну енергію коливань кільця,… , (5.11) де – сила струму ВЧ у лінії; – взаємоіндукція між лінією і кільцем; – активний опір кільця; – частота струму; – кут…

Узгодження розміру ампера в частотному і динамічному діапазонах

В п. 4.7 показано, що еталон одиниці сили постійного струму можна створити на основі закону Ома , при цьому значення напруги і опору простежується до еталонів на ефектах Джозефсона і Холла. Далі, як показано на рис. 5.24, одиниця сили струму переноситься на змінний струм за допомогою методу теплового компарування.

 

Рис. 5.24. Схема узгодження еталонів ампера

Дещо складніше відбувається відтворення одиниці сили струму на ВЧ методом електродинамічного перетворення, де для визначення сили струму необхідно також обчислювати сталу еталона через геометричні і механічні вимірювання.

Висновок

Домінуючою похибкою компарування при цьому є похибка переходу з постійного струму на змінний або частотна похибка, пов’язана з наявністю у схемах… Оптимальним методом, який дозволяє перенести розмір вольта в діапазон високих… Широкі частотний і динамічний діапазони, в яких необхідно вимірювати параметри електричного струму, перш за все…

Рис. 5.25. Спрощена схема відтворення змінної напруги

 

 

Такий спрощений розгляд уявляється досить ясним, однак практична реалізація даного еталона містить у собі ряд питань. Це створення керованої матриці з безгістерезисними джозефсонівськими переходами, формування східчастого сигналу із заданими параметрами, побудова прецизійного масштабного перетворювача в ряд інших. Проблемою створення еталона змінної напруги на основі ефекту Джозефсона займається ряд метрологічних центрів світу, що володіють технологією створення багатоелементних матриць (PTB, NIST та ін.).

Відзначимо, що перші результати в цьому напрямку уже є в ряді країн, в тому числі і в Росії.

Роботи в цьому напрямку активно продовжуються.

Контрольні питання

1. На якому методі ґрунтується відтворення розмірів вольта і ампера на змінному струмі, який закон фізики лежить в основі цього методу? 2. Чим відрізняються апаратурні реалізації методу відтворення одиниці напруги… 3. Як забезпечується єдність вимірювання напруги в усіх частотних і динамічних діапазонах?