WZORZEC DUŻEJ REZYSTANCJI W UKŁADZIE T. ZASTOSOWANIE I NIEPEWNOŚĆ

Transkrypt

1 Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów Pomarów Elektrycznych Nr 59 Poltechnk Wrocławskej Nr 59 Studa Materały Nr * Potr MDEJF Elektrometra, nepewność, wzorzec, mtator WZOZE DŻEJ EZYSTNJI W KŁDZIE T. ZSTOSOWNIE I NIEPEWNOŚĆ Wzorzec bardzo dużych rezystancj, oparty na przekształcenu T-Π (gwazda-trójkąt) mtuje wartośc do Ω. Omówono przyczyny podstawowej nepewnośc wzorca. Przedstawono problemy zwązane z jego stosowanem do sprawdzana przyrządów elektrometrycznych zawerających tor pomaru bardzo małego prądu: zależność błędu metody od rozwązana wejścowego bloku przyrządu oraz m.n. wpływy napęca nezrównoważena prądu polaryzacj wejśca przyrządu. Podano warunk mnmalzacj dodatkowych nepewnośc przy stosowanu wzorca mtującego bardzo duże rezystancje do kontrol mernków małych prądów welkch rezystancj. 1. WSTĘP Wspólną cechą aparatury elektrometrycznej merzącej bardzo małe prądy (pko nanoamperomerzy) oraz bardzo duże rezystancje (gga- megaomomerzy) jest tor do przetwarzana pomaru bardzo małego prądu. Do wzorcowana okresowej kontrol takch mernków nezbędne są wzorce rezystancj o bardzo dużych wartoścach, nawet do Ω. utor zebrał w tabelach 1 2 przykłady wzorców, które mogą być stosowane w tym zakrese. Wzorce drutowe rezystancj, o najlepszych parametrach metrologcznych, mają wartośc do 10 9 Ω gdy są wzorcam pojedynczej wartośc (poz w tab. 1), lub rzadko do Ω gdy są wzorcam dekadowym (np. lt. [3,9]). Można zwększyć zakres sprawdzana za pomocą rezystorów wykonanych technologą MOX do Ω, jednak z dużą stratą dokładnośc, nawet po nadanu m wartośc poprawnej za pomocą wzorców drutowych. Zakresy aparatury o wększej czułośc można sprawdzć jedyne układam symulującym włączene do obwodu bardzo dużej * Poltechnka Wrocławska, Instytut Maszyn, Napędów Pomarów Elektrycznych, Wrocław, ul. Smoluchowskego 19, potr.madej@pwr.wroc.pl

2 rezystancj; wzorcam mtującym duże rezystancje mtatoram. Są one budowane jako układy pasywne lub aktywne. Nr Sera, oznaczene Tabela 1. Dwójnkowe wzorce dużych rezystancj. Table 1. Two-termnal standards of hgh resstances. Prod. Wartość nomn. Nomn. toler. Dryf max. czasowy Dryf max. temperat. n δ n W TW Dryf max. napęcowy NW * MW ppm/v * ppm/mw Ω ppm ppm/rok ppm/deg * % * %/rok * %/deg 1 SX-1M IET L 1M ,15* MP 1M M GI 10M ,1 4 SX-10M IET L 10M ,25* MP 10M M GI 100M ,5 7 SX-100M IET L 100M ,2* MP 100M G GI 1G , MP 1G S-1G IET L 1G 0,5* G GI 10G S-10G IET L 10G 0,5* G GI 100G S-100G IET L 100G 0,5* S-1T IET L 1T 1,5* Tabela 2. zwórnkowe wzorce mtujące duże rezystancje (konwersja T Π, gwazda-trójkąt). Table 2. Four-termnal standards smulatng hgh resstances (T-Π converson, wye-delta) T GI 1T 0,2* T GI 10T 0,6* T GI 100T 1* 0,1* P GI 1P 2* 0,2* 0,1* 2 Legenda do tabel 1 2 Prod. producenc: MP Mkroprovod, epublka Mołdawska, Kszynów, GI Guldlne Instruments Ltd., anada, Ontaro, Smths Falls, Glroy St. 21, IET L IET Labs Inc, S, New York, Westbury, Man St Współczynnk rezystancj: W czasowy, TW temperaturowy, NW napęcowy, MW mocowy. Nomn. nomnalna (warunk odnesena), toler. tolerancja (nedokładność wykonana).

3 kład aktywny to źródło małego prądu sterowane wejścowym stałym napęcem, zawerające wzmacnacze elektrometryczne (lt. [1,8]). Podstawowa grupa pasywnych mtatorów to obwody złożone z rezystorów. Ich dzałane oparte jest na przekształcenu układu czwórnka T w Π (gwazdy w trójkąt, tab. 2 lt. [1,6,3]). Wykonywane są one z rezystorów o wartoścach ( ) Ω. Zachowują klasę rezystorów składowych, a symulują wartośc do ( ) Ω. harakterystyczną cechą tych układów są stosunkowo newelke wartośc napęca rezystancj w obwodze wyjścowym, co ma znaczene przy kontrol aparatury na najczulszych zakresach. elem opracowana jest przedstawene wynków analzy nepewnośc podstawowej pasywnego wzorca mtatora, wynkającej z nepewnośc jego składnków oraz nepewnośc dodatkowych, spowodowanych połączenem takego wzorca ze sprawdzanym mernkem. 2. PSYWNY WZOZE IMITJĄY DZO DŻE EZYSTNJE Wzorzec mtator jest czwórnkem zawerającym trzy rezystory w układze T (gwazdy, rys.1a). Przetwarza on wejścowe napęce pomarowe p na mały wyjścowy prąd I o. Podstawową rolę w przetwarzanu pełn bardzo duża zastępcza (symulowana) rezystancja przejścowa ab, zależna od współczynnka mtacj w, określonego odwrotnoścą podzału dzelnka rys.1b, zależnośc (1) (4). ys. 1. Współpraca wzorca-mtatora ze źródłem napęca (E p, w ) obcążenem ( o ): a) mtator w podstawowym układze T (gwazdy), b) mtator z zastępczym rezystancjam po formalnym przekształcenu w układ П (trójkąta). Fg. 1. onnecton of standard-mtator wth voltage source (E p, w ) and load ( o ): a) mtator n basc T (wye) crcut, b) mtator wth substtute resstances after formal converson to Π (delta) crcut. a) b) p mtator w E p p mtator o I o o o w ab ac bc I o o E p

4 Pozostałe rezystancje ac bc (rys.1b, zależnośc (2), (3)) mają znaczne mnejsze znaczene w pracy układu; w zależnoścach dopuszczalne są wększe uproszczena. kład symetryczny takego wzorca, o jednakowych pozomych ramonach = może meć zamenane wejśce wyjśce. utor poleca układ nesymetryczny o << ze względu na tylko jeden naprawdę wysokoomowy rezystor. Zastosowane dalej przyblżena w zależnoścach dotyczą tego przypadku: = 1 + w, (1) ab + = + ac + = + 1 w = w 1 +, (2) w 1 w bc + w = + 1 = +, (3) w 1 w 1 w gdze w + = 1 współczynnk mtacj. (4) Gdy współczynnk mtacj w 10, zależnośc (1 3) upraszczają sę do postac: ab w, ac, bc. (5) Jeżel rezystancja jest znaczne wększa od, wtedy ne ma mtacj, wartość w dąży do jednośc zamast układu T jest klasyczny ekranowany rezystor o: = + ab, ac, bc ( / ). (6) 3. ŁĄD I NIEPEWNOŚĆ PODSTWOW Nomnalny prąd wyjścowy wzorca I N defnuje sę dla stanu zwarca jego wyjśca (rys.1, o = 0): p p I N = I o ( o = 0 ) = =. (7) + w Względny błąd systematyczny prądu δ (I N ), lczony w odnesenu do wartośc nomnalnej z (7), wynka z rzeczywstych błędów względnych napęca pomarowego ab

5 rezystorów mtatora. Z różnczkowana zal. (7) oraz z (1) (4), przy >> a tym bardzej w >>, wartość jego jest praktyczne równa: δ [ ] ( I ) = δ ( ) δ ( ) δ ( ) δ ( ) N p w w 1. (8) Natomast dla błędów grancznych δ g (X), o rozkładze prostokątnym, obejmujących poza grancam odchyłek w warunkach nomnalnych także nestałośc czasowe, temperaturowe, napęcowe, należy klasę wzorca prądu przy w 10 (współczynnk wrażlwośc praktyczne = 1) o = 0 określć, zgodne z lt. [10], dla pozomu ufnośc p = 0,95, tj. ze współczynnkem rozszerzena k p = 2,0 jako: kl ( I ) ( I ) δ ( ) + δ ( ) + δ ( ) + δ ( ) N 2 cr N g p g g g. (9) 3 Jest to nepewność względna rozszerzona cr (I N ) wzorca źródła małego prądu, obejmująca wszelke wpływy poza obcążenem wyjśca w tym znaczenu jest podstawowa. Głównym składnkem, ogranczającym poprawę jakośc wzorca jest błąd granczny wysokoomowego rezystora rzędu (0,2 1)% przy = ( ) Ω, gdy jest on wykonany technologą MOX. W przypadku domnacj tego błędu ponad trzy razy nad pozostałym, klasa wzorca jest w praktyce jemu równa. W zależnoścach (8) (9) opuszcza sę składnk zależny od napęca pomarowego p w przypadku, gdy jest to napęce wewnętrzne sprawdzanego gga- lub megaomomerza. Wtedy wzorcową welkoścą jest rezystancja przejścowa mtatora. Stosowane mtatora w warunkach rzeczywstych jest źródłem szeregu dodatkowych błędów, w wększośc o charakterze systematycznym, omówonych w następnych punktach. Zależą one od wartośc elementów wzorca elementów zastępczych wejścowego obwodu sprawdzanego mernka. utor jest konstruktorem użytkownkem wzorca mtatora bardzo dużych rezystancj w omawanym układze (lt. [6]). ały wzorzec obejmuje szerok zakres wartośc ( ) Ω. Składa sę on z dwóch sekcj (rys.2), o wartoścach przełączanych dzesętne. Perwsza to wzorzec N1 z pojedynczym rezystoram na zakres ( ) Ω a druga to wzorzec mtujący N2 na zakres ( ) Ω w układze T (gwazdy) o stałych rezystorach, przełączanym, ustalającym w współczynnk pozornego zwększena rezystora, od 1 do 10 5 razy. Każda z sekcj ma własny metalowy ekran. Oba są połączone z masą, która jest równocześne zacskem mtatora. Połączone z masą są także ekrany gnazd koncentrycznych: wejśca napęcowego H, wyjść prądowych Lo1 Lo2. Dodatkowe gnazdo TEST pozwala na prostą kontrolę składnków mtatora. ałość jest zamknęta w metalowej obudowe, odzolowanej od masy.

6 H we N1 Lo1 wy1 TEST ys. 2. proszczony schemat dwuwyjścowego wzorca dużych rezystancj. Sekcja N2 mtator. 10MΩ 10GΩ N2 Lo2 wy2 Fg. 2. Smplfed scheme of two-out standard of hgh resstances. Secton N2 mtator. Wzorzec jest przeznaczony do kontrol mernków z układem przetwarzana prądu badanego obektu (torem prądowym). Są to mernk małych prądów oraz mernk dużych rezystancj ze stałym napęcem pomarowym doprowadzonym do badanego obektu (lt. [4,5]). W takch mernkach wejścowym członem, decydującym o czułośc zakrese pomarowym całego mernka jest przetwornk prąd/napęce u. Imtator używany do kontrol takego mernka jest węc wzorcowym przetwornkem napęca (rys. 1, we H) na prąd wejścowy mernka (wy Lo2). 4. WPŁYW OIĄŻENI IMITTO ŁĄD METODY Wzorzec mtuje poprawne dużą rezystancję przy spełnenu warunków (rys.1): zastępcza rezystancja źródła napęca w jest pomjalne mała w stosunku do rezystancj wejścowej mtatora we lub merzone jest napęce p bezpośredno na wejścu mtatora (spełnene tego warunku zazwyczaj ne stwarza problemów), prąd wyjścowy I o jest odberany w warunkach zblżonych do zwarca wyjśca; rezystancja obcążena o jest pomjalna w stosunku do rezystancj wyjścowej mtatora wy. o jest rezystancją wejścową toru prądowego mernka kontrolowanego zależy od rozwązana jego wejścowego przetwornka u. Wymenone wyżej rezystancje mtatora: wejścowa we wyjścowa wy ne są z defncj równe ac bc według zależnośc (2) (3), jednak w mtatorze nesymetrycznym o w 10 (co oznacza >> 9 ) mają wartośc w praktyce take same jak w zal. (5): we ( + o ) = + (10)

7 wy ( + w ) = + (11) zeczywsta wartość rezystancj przetwarzana napęca p na prąd w obcążenu I o jest wększa od ab o w o ; występuje błąd metody. Prąd I o ma naprawdę wartość: I o = p + w, (12) ( + ) mnejszą od nomnalnej I N z zal. (7), zależną także od zastępczej rezystancj o wejśca mernka. Wartość tej rezystancj jest uwarunkowana typem zastosowanego przetwornka u. Omówono to w następnym punkce. Istotną nedogodnoścą przy stosowanu mtatora jako wzorca są nekorzystne wartośc elementów zastępczych wyjśca mtatora (rys.1b); rezystancja wyjścowa wy jest około w razy mnejsza od mtowanej ab (zal. (11) (1)) a także napęce w węźle gwazdy jest w razy mnejsze od p. Ograncza to od góry wartość współczynnka mtacj w oraz od dołu wartość rezystora. utor uważa za dopuszczalne wartośc w 10 5 = Ω. Dostępne w handlu wększe rezystory ne mają wystarczająco dobrej klasy dokładnośc. Przy w rzędu napęce p ne pownno odpowedno być mnejsze od klkudzesęcu woltów do klku klowoltów. o 5. WPŁYW OWOD WEJŚIOWEGO KONTOLOWNEGO MIENIK Poza błędem omówonym w poprzednm punkce, wejśce mernka może być źródłem błędów nnego rodzaju. Ich przyczyną są właścwośc aktywnego elementu wzmacnacza w wejścowym przetwornku prąd/napęce u. Jest to we współczesnych mernkach wzmacnacz operacyjny o bardzo małym wejścowym prądze polaryzacj, nazywany dalej WEM skrót od Wzmacnacz ElektroMetryczny (rys.3). Obe wersje przetwornka z rys.3 zawerają ten aktywny element a wartość rezystora P określa transmtancję układu współczynnk przetwarzana. W układze z rys.3a WEM objęty jest pętlą napęcowo szeregowego ujemnego sprzężena zwrotnego; powstały wtórnk napęcowy (wzmocnene 1 V/V) spełna jedyne rolę bufora separatora obwodów. Właścwe przetwarzane wejścowego prądu mernka na napęce realzuje wyłączne pasywny element rezystor P : nomnalne o = 1 p = 1 I o P, gdze I o to wartość wyjścowego prądu mtatora z zal. (12) a o wartość wyjścowego napęca przetwornka u (rys.3). Dlatego tak przetwornk autor nazywa pasywnym. W lteraturze anglojęzycznej jest on nazywany Shunt mmeter (lt. [2]). Tak układ spotyka sę w starszych mernkach oraz w tanch, prostych o mnejszej czułośc prądowej, merzących w obwodach o stosunkowo dużej wartośc p. Natomast w układze z rys.3b rezystor P jest wpęty w pętlę napęcowo równoległego ujemnego sprzężena zwrotnego WEM nomnalne o = I o P. Wzmacnacz elektrometryczny

8 berze bezpośredn udzał w przetwarzanu, dzęk czemu znaczne maleje wejścowa zastępcza rezystancja układu, ale układ może być mnej stablny od poprzednego. Taką wersję przetwornka autor nazywa aktywnym, a w lteraturze anglojęzycznej ma nazwę Feedback mmeter (lt. [2]). Jest to rozwązane najczęścej obecne stosowane w mernkach laboratoryjnych, welozakresowych o klku funkcjach, np. w elektrometrach (lt. [2,4,5,3]). p mtator a) L P of I b WEM o mtator b) p I P b of L WEM o ys. 3. Wzorzec wejścowy przetwornk u kontrolowanego mernka: a) przetwornk pasywny, b) przetwornk aktywny. WEM wzmacnacz elektrometryczny, P rezystor wzorcowy mernka. Źródła błędów: rezystancja upływu L, napęce nezrównoważena of, prąd polaryzacj I b. Fg. 3. Standard and u converter at nput of the tested nstrument: passve converter, b) actve converter. WEM electrometrc amplfer, P standard resstor of nstrument. Erros sources: leakage resstance L, offset voltage of, bas current I b. W analze uwzględnono parametry WEM: napęce nezrównoważena of, prąd polaryzacj I b, wzmocnene różncowe k r współczynnk tłumena sygnału wspólnego M. ezystor P z rys.3 jest podstawowym elementem wzorcowym przetwornka, natomast L reprezentuje rezystancje bocznkujące wejśce mernka, tj. rezystancję wejścową WEM oraz rezystancje zolacj kabl, gnazd montażu. W wększośc rozwązań torów prądowych mernków podstawowy zakres o na wyjścu WEM wynos ± 0,1 V lub ± 1 V. Jest to spowodowane stosowanem możlwe newelkch rezystancj P ze względu na ch klasę. Na najczulszych zakresach prądowych P z reguły ne przekracza Ω.

9 W układze z rys. 3a rezystancja obcążająca wyjśce mtatora jest praktyczne równa P, a węc o stosunkowo dużej wartośc, blskej wy mtatora. Należy zatem spodzewać sę w tym przypadku dużego błędu metody. W układze z rys. 3b rezystancja obcążająca mtator jest k r razy mnejsza nż w poprzednm przypadku a węc błąd metody jest tyle razy mnejszy. W obu układach prąd polaryzacj I b sumuje sę z prądem wyjścowym mtatora. Napęce nezrównoważena of w perwszym układze (rys.3a) dodaje sę do spadku napęca na P, w drugm (rys.3b) odejmuje od spadku napęca na, w razy mnejszego od p. Wpływ rezystancj L na wejścu przetwornka u zależy od wartośc spadku napęca na nej. W pasywnym przetwornku jest to praktyczne o L bezpośredno bocznkuje P, a w aktywnym jest ona k r razy mnejsza. Przy użytkowanu mernków autor zaleca kontrolowane tej rezystancj, szczególne w badanach rezystywnośc powerzchnowej skrośnej materałów za pomocą uchwytów próbek w układze trójelektrodowym (lt. [7]). mtator WEM p L K P o e aktywny ekran ys. 4. Wzorzec pasywny przetwornk mernka z obwodem aktywnego ekranu. ezystancje upływu: do zem L, do aktywnego ekranu K. Fg. 4. Standard and passve converter of nstrument wth actve sheld crcut. Leakage resstances: to earth L, to actve sheld K. zęść mernków z pasywnym przetwornkem u ma tzw. aktywny ekran (rys.4). Łączy on ekran wejśca z wyjścem układu. W takm wypadku znaczne maleje wpływ rezystancj upływu kabla, wartość napęca na nej jest o /k r. Przyłączene zacsku mtatora do aktywnego ekranu, jak na rys.4, powoduje prawe dokładne wyrównane potencjałów zacsków (pozorne ch zwarce). ównocześne zmnejsza sę wartość napęce mędzy zacskam do p o. W rezultace błąd metody maleje w przyblżenu w razy, w stosunku do układu z rys. 3a. ezystancja L jest teraz znaczne wększa. Składa sę tylko z rezystancj upływu wyjśca mtatora do uzemonej osłony oraz wejścowej rezystancj WEM dla sygnału wspólnego. ezystancja K jest wypadkową rezystancj upływów do aktywnego ekra-

10 nu: wyjśca mtatora wejśca mernka, kabla połączenowego oraz wejścowej rezystancj różncowej WEM. Napęce na nch ma małą wartość, równą o /k r. 6. ZESTWIENIE WYNIKÓW NLIZY ŁĘDÓW DODTKOWYH Wykonano analzę wpływu poszczególnych źródeł dodatkowych błędów, ne ujętych w zależnoścach (8) (9), na względny błąd napęca na wyjścu przetwornka u mernka kontrolowanego za pomocą wzorca mtatora. Mają one w zasadze charakter systematyczny. Zależnośc zestawono w tab. 3, o kolumnach oznaczonych,, werszach a f. Pomnęto błędy tzw. drugego rzędu, spowodowane nterakcją klku źródeł błędów. Wyjątkem są zależnośc w komórkach e f. łędy te pochodzą od rezystancj upływu L, K w przypadku dealnego WEM ne występują. Zastosowano także klka dopuszczalnych uproszczeń, wymenonych w legendze tabel. Znak ± przy M wynka ze zdefnowana tego współczynnka jako modułu ze stosunku wzmocneń WEM: dla sygnału różncowego k r dla wspólnego k w ŁĄD METODY Podstawowym ogranczenem w stosowanu wzorca mtatora do mernka z układem jest bardzo duży błąd metody (komórka a) na zakresach o P porównywalnej z. Można przyjąć, że dopuszczalne jest sprawdzane zakresów mernka o P 0,001 jeżel chce sę go zanedbać lub o P 0,05, aby zastosować poprawkę na nego. Natomast w przypadku układu przetwornka z aktywnym ekranem (komórka a) jest on znaczne mnejszy praktyczne stały przy stałym p, bowem w marę wzrostu P (wzrost czułośc toru prądowego mernka) rośne koneczny współczynnk mtacj w we wzorcu. Można wprowadzć do układu aktywny ekran, jeżel mernk ma tzw. wyjśce analogowe np. do rejestracj, na którym jest napęce z wyjśca przetwornka u. Wtedy do tego wyjśca dołącza sę ekrany wejścowego kabla wzorca oraz stosuje sę zależnośc jak dla układu. Najmnejszą wartość ma błąd metody przy współpracy mtatora z układem przetwornkem aktywnym. Jest on odwrotne proporcjonalny do wzmocnena różncowego k r wzmacnacza WEM (komórka d). łąd metody ne jest węc stotnym ogranczenem w zastosowanu wzorca mtującego rezystancje o podanych parametrach do sprawdzana mernków z przetwornkam typu o P Ω.

11 Tabela 3. Składnk błędu zależne od typu obwodu wejścowego sprawdzanego mernka. łąd względny napęca o po przetwornku u. Table 3. Error components dependent on type of nstrument nput crcut under test. elatve error of voltage o at out of u converter. Źródło błędu a) łąd metody obcążene mtatora różne od zwarca b) of c) I b ) Przetwornk pasywny z rys.3a P + of P ) Przetwornk pasywny z aktywnym ekranem z rys. 4 of I ) Przetwornk aktywny z rys. 3b P * w 1 + w b p w p I = I b N of 1 w ** p 1 1 d) k r M ± k r M e) L f) K L P 1 k r proszczena zastosowane w tabel: +w + P w, (w ) P P, k r ±1 k r, M±1 M Oznaczena główne: of wejścowe napęce nezrównoważena WEM I b prąd polaryzacj wejśca WEM k r M wzmocnene różncowe współczynnk tłumena sygnału wspólnego WEM L rezystancja zolacj wejśca WEM, z aktywnym ekranem jest to zolacja do zem wejścowa WEM dla sygnału wspólnego K tylko do aktywnego ekranu, rezystancja zolacj kabla wejścowa różncowa WEM. 1 ± 1 + w M P L 1 k p ± M P of 1 K r 1 k r 1 w P 1 L k r p of ** ** Oznaczena dodatkowe: P rezystor wzorcowy w przetwornku u wysokoomowy rezystor mtatora w współcz. mtacj rezystancj : =1+( / ) p napęce pomarowe na wejścu mtatora napęce wyjścowe przetwornka u przy I N równe I N P, w aktywnym ujemne I N wyjścowy nomnalny prąd mtatora, przy zwarca jego wyjśca, równy p /(w ) wag: * ten błąd ne stneje, jeżel k r, patrz komórka d ** w tym przetwornku przy p dodatnm jest ujemne.

12 6.2. ŁĄD WYWOŁNY PĄDEM POLYZJI Drugm stotnym błędem jest wpływ prądu polaryzacj I b (wersz c), jednakowy we wszystkch układach, zależny od wartośc wejścowego prądu mernka. łąd ten ne jest specyfczny dla połączena mtator mernk; występuje zawsze w mernkach z torem prądowym jest zasadnczym ograncznkem ch rozdzelczośc prądowej. Wartośc p w nastawane przy sprawdzanu mernka pownny spełnać warunek p /w >> I b, oznaczający znaczne mnejszy spadek napęca na pochodzący od I b w stosunku do podzelonego w razy napęca p przez dzelnk mtatora ŁĄD WYWOŁNY WZMONIENIEM ÓŻNIOWYM I M WZMNIZ Współczesne wzmacnacze stosowane w aparaturze elektrometrycznej mają wartośc k r M ne mnejsze od 10 4, przecętne rzędu (klka 100) Składnk błędu, w których występują ch odwrotnośc z mnożnkem 1 (np. komórka d) mogą być pomnęte na najmnejszych zakresach prądowych, gdze nne błędy są domnujące, przede wszystkm w mernkach o nepewnośc 0,5%, np. z odczytem analogowym. Występują jednak składnk o nnym mnożnku, take jak np. w komórkach d, d, które przy nekorzystnym pozome w (np ), (np. 1 V), p (np. 100 V) mogą dać wartość błędu rzędu (0,1 1)%. Składnk błędu komórk d: w / p występuje także w błędach wersza b tabel, gdze w stosunku do 1 może być stotny. Należy zatem przyjąć, że stosunek / p ne pownen przekraczać (1 klka)/w, co oznacza, że wynk podzelena w razy napęca pomarowego P w mtatorze ne pownen być znacząco mnejszy od napęca na wyjścu przetwornka u ŁĄD WYWOŁNY NPIĘIEM NIEZÓWNOWŻENI Wpływ napęca nezrównoważena w postac stosunku of / (wersze b,e,f) ne jest także specyfczny dla współpracy mernka z mtatorem, podobne jak wpływ I b. W dobrze zaprojektowanych mernkach ne pownen on przekraczać 0,1%, a w cyfrowych nawet 0,01% mnej. Dostateczne mnmalzuje to wpływy rezystancj L K. W komórkach e, f wystarczy, aby te rezystancje były klka razy wększe od P, natomast spełnene warunku dla / p z poprzednego punktu spowoduje tylko klkakrotne zwększene błędu od of / w werszu b. Znaczne ostrzejszy warunek mus spełnać rezystancja upływu L w obu układach pasywnego przetwornka (komórk e,e); pownna przekraczać razy rezystancję P przetwornka. Jest on jednak możlwy do spełnena, bowem L w układze jest bardzo duża a w układze ogranczene błędu metody ne zezwala na sprawdzane przy P >10 8 Ω.

13 6.5. ŁĄD SYSTEMTYZNY ZY NIEPEWNOŚĆ? Nektóre błędy systematyczne z tab. 3 można wyelmnować stosując poprawkę pod warunkem, że ne przekracza ona klku %. Są to błędy z komórek a a tab. 3. W pozostałych występują welkośc o zbyt dużym rozrzuce (np. k r, M), aby ta procedura była racjonalna. Należy zatem te błędy zdefnować jako granczne lub nepewnośc, w zależnośc od spodzewanego rozkładu prawdopodobeństwa włączyć do budżetu nepewnośc sprawdzana mernka. Pożądaną małą wartość napęca nezrównoważena of wzmacnacza WEM osąga sę zazwyczaj stosując dodatkowe zabeg, np. obwody kompensacj, zmnejszające średną wartość of. Obwody te ne zmnejszają szumów powolnych fluktuacj, zazwyczaj je zwększają. łędy nm spowodowane mają charakter przypadkowy, co należy uwzględnć w analze nepewnośc. Ta uwaga dotyczy także wpływu ewentualnej kompensacj prądu polaryzacj I b, szczególne w układach o skrajne małej jego średnej wartośc, gdy szum prądowy często jest z ną porównywalny a nawet znaczne ją przekracza. 7. PODSMOWNIE Przypomnano znaną zasadę konstrukcj pasywnego, czwórnkowego wzorca mtującego bardzo duże rezystancje, złożonego z rezystorów o znaczne mnejszych wartoścach, w układze T. Przedstawono przykład rozwązana takego wzorca. Podano zależnośc do oszacowana nepewnośc podstawowej wzorca w warunkach zwarca wyjśca, w stane ustalonym, w określonych zakresach zman nnych czynnków wpływających na parametry składowych rezystorów, np. temperatury. Zestawono zależnośc błędów systematycznych statycznych, spowodowanych szeregem czynnków przy sprawdzanu wzorcem mernków bardzo małych prądów lub bardzo dużych rezystancj. Na najczulszych zakresach prądowych mernka błędy te mogą być porównywalne z podstawową nepewnoścą wzorca. Podano warunk mnmalzacj poszczególnych błędów. zęść tych błędów można usunąć oblczenowo, jak np. błąd metody, ale wększość wymaga potraktowana jak błędy granczne lub nepewnośc oszacowana dodatkowej nepewnośc aplkacj wzorca. Zależy ona od rozwązana wejścowego układu mernka pownna być oszacowana w każdym, ndywdualnym przypadku.

14 LITET [1] ILJKOVIČ.M., Metody mtac bol šch soprotvlenj, Izmertel naja Technka 1978, nr 12. [2] KEITHLEY INSTMENTS IN., Low Level Measurements. Precson D urrent, Voltage and esstance Measurements, Kethley Instruments Inc., S [3] KŁOS Z., Problematyka wzorcowana aparatury elektrometrycznej, Monografa, Ofcyna Wydawncza Poltechnk Wrocławskej [4] KŁOS Z., MDEJ P., nalogowe metody pomaru welkch rezystancj, Normalzacja 1993, nr 3. [5] KŁOS Z., MDEJ P., Elektronczny megaomomerz analogowy typ EM-1, Pomary utomatyka Kontrola 1994, nr 1. [6] KŁOS Z., MDEJ P., Imtowany wzorzec welkch rezystancj typu IZW-2, Pomary utomatyka Kontrola 2001, nr 9. [7] MDEJ P., Trójelektrodowy zestaw pomarowy z dodatkowym perścenem do badana próbek materałów zolacyjnych, Pomary utomatyka Kontrola 2001, nr 5. [8] MDEJ P., Źródło prądowe do kalbracj aparatury elektrometrycznej, Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów Pomarów Elektrycznych Poltechnk Wrocławskej nr 58, Studa Materały nr 25, Ofcyna Wydawncza PWr [9] OŽDESTVENSKJ T.., ŽTOVSKIJ W.L., Mery bol šogo soprotvlenja, Izmertel naja Technka 1968, nr 3. [10] Wyrażane nepewnośc pomaru przy wzorcowanu, Dokument E-4/02, GM, Warszawa HIGH ESISTNE STNDD IN T IIT. PPLITION ND NETINTY Very hgh resstances standard, based on T-Π (wye-delta) converson smulates values up to Ω. There are dscused causes of standard basc uncertanty. Presented problems wth t applcatons to test electrometrc nstruments wth channel to measurng very low current: dependence method error on type of nstrument nput crcut and for nstance nfluences offset voltage and bas current of nstrument nput. Expressed condtons to mnmze addton uncertantes of testng pcoammeters and ggaohmmeters wth standard, smulatng very hgh resstances.