Abstract

At the National Institute of Metrological Research (INRIM), an automated precision DC voltage fixed-ratios divider allowing the division ratios 10:1 and 100:1 has been built. It is made utilizing one hundred selected bulk metal foils 10 kΩ resistors with low temperature coefficient. Being the instrument inter-connectable to a multi-meter (DMM) characterized in linearity on the 10 V range and to a DC voltage generator, it can be quickly and automatically calibrated when necessary. This calibration method has been validated by comparing it with another method involving the INRIM DC voltage ratio standard.

Other achievement is that the characterization of the linearity of the DMM on the 10 V range allow considering in the uncertainties budget of the calibration of the divider, the uncertainties of the linearity characterization of the DMM instead of its much larger accuracy specifications. The expanded uncertainties of the calibration of the 10:1 and 100:1 ratios are respectively 4.6× 10−7 and 6.6 × 10−7 , suitable to employ the divider in an automated measurement setup with a DMM and a DC voltage standard to calibrate DC voltage generators as toplevel calibrators, widespread in secondary electrical laboratories.

نمونه ترجمه مقاله:

1-مقدمه

از مولتی مترها (DMMs) و مقسم های ولتاژ DC با دقت بالا در ست آپ های اندازه گیری به منظور کالیبره کردن ولتاژ DC یا ژنراتورهای چند منظوره استفاده می شوند [1].برای این قعالیت تجاری (کالیبراسیون) در آزمایشگاه های ملی و ثانویه سطح بالا از مقسم های ولتاژ DC با دقت بالا و عملکرد دستی استفاده شده است [2,3]. به هر حال، علاقه به استفاده از مقسم های ولتاژ DC در حال گسترش است. مقسم های موثر محافظت شده برای کاربردهای ولتاژ DC با دقت زیاد [4,5] و نسبت های بالای ولتاژ توسعه یافتند [6-10]. به دلیل اینکه کالیبراسیون مقسم های با عملکرد دستی نیازمند صرف زمان طولانی است، در موسسه ملی تحقیقات مترولوژی (INRIM) یک مقسم ولتاژ DC مقاومتی از نوع خودکار و با نسبت تقسیم ثابت ساخته شده است. این وسیله (دید ظاهری در شکل 1) دارای نسبت تقسیم 10:1 و 100:1 است و می تواند به سرعت از طریق اتصال به یک ژنراتور DC و DMM خطی کالیبره گردد. کالیبراسیون این تجهیز نیازمند صرف یک ساعت زمان است در حالی که کالیبراسیون یک مقسم با عملکرد دستی نیازمند حداقل دو روز کاری به همراه حضور مداوم اپراتور و تحمیل نویزهای ناخواسته است. به دلیل اینکه مقسم INRIM را می توان با استاندارد مرجع 10 ولتی متصل کرد، از این رو از این وسیله می توان در یک سیستم اندازه گیری برای کالیبراسیون ژنراتورهای ولتاژ DC در رنج 1mV تا 1kV استفاده کرد.

2-تجهیز مقسم INRIM

اجزای این وسیله عبارتند از: یک مقسم مقاومتی، یک سیستم کلیدزنی با توان و نیروی الکتروموتوری پایین (emfs) و یک سیستم کنترلی واسط IEEE488.2. اجزای اضافی دیگر شامل یک کارت کنترل منطقی و یک وسیله برای کنترل پریودیک وضعیت و عملکرد رله ها. این تجهیز به صورت رو میزی ساخته شده است و از این رو در داخل جعبه قفسه 19 اینچی قرار گرفته است.

2-1-مقسم مقاومتی

مقسم مقاومتی از ترکیب یکصد مقاومت 10K  با فویل فلزی و در سه دسته ساخته شده است (R، 9R و 90R در شکل های 2 و 3-الف مشخص شده است). جزئیات دو مقاومت در شکل 3-ب قابل مشاهده است. مقاومت ها به نحوی انتخاب شده اند تا برای دمای 23  مناسب باشند. این مقاومت ها از فیلم های فلزی لامینا که بر روی محافظ سرامیکی قرار گرفته اند، ساخته شده اند. ضریب دمایی (TCR) آنها در دمای بین 18  تا 30  قابل صرف نظر کردن است چرا که محافظ سرامیکی با دمای فیلم می تواند تغییرات دمایی مقاومت را جبران نماید. به منظور کم کردن مقاومت های جبران نشده باقیمانده، از مقاومت هایی با مقدار 10 برابر استفاده می شود که این مقاومت ها با وابستگی متفاوتی نسبت به دما را تحت تاثیر قرار می دهند. مقاومت های در دسترس با یک DMM دقت بالا اندازه گیری می شوند و برابر با  برابر مقدار نامی خود و  برابر نسبت به یکدیگر انتخاب می شوند.

ده مجموعه مقاومت در یک سطح تطبیق با مقدار  شکل گرفتند. علاوه بر این، مجموعه اول (برای نسبت 10:1 به کار می رود) در یک حمام-هوای ترموستاتیک قرار داده شد و مقاومت آنها در دمای بین 18 تا 27 درجه مورد اندازه گیری قرار گرفت. اگر یک مقاومت در این بازه دمائی مقدار خود را در  حفظ بکند، به عنوان R انتخاب می شود. همه مقاومت ها بر روی بوردهای مدار چاپی نصب شده اند که شکلی شبیه شانه را دارا هستند تا از این طریق عایق بندی افزایش یابد. شانه ها بر روی محافظ تفلون قرار گرفته و بر یک جعبه مسی فیکس گردیده اند (شکل 3-الف). در حالیکه این جعبه مسی در داخل یک کیس قرار گرفته است که این کیس نیز به پتانسیل زمین متصل شده است و از این طریق تجهیز از میدان های الکترواستاتیک و الکترومغناطیس مصون شده است. کابل های ارتباطی از جنس چند سیمه مسی نقره اندود هستند که از طریق غلاف تفلون عایق بندی شده است. اتصال دهنده های اضافی که از طلا-تلوریوم پوشانده شده اند به منظور کاهش نویز و EMF به کار می روند.

1-مقدمه

از مولتی مترها (DMMs) و مقسم های ولتاژ DC با دقت بالا در ست آپ های اندازه گیری به منظور کالیبره کردن ولتاژ DC یا ژنراتورهای چند منظوره استفاده می شوند [1].برای این قعالیت تجاری (کالیبراسیون) در آزمایشگاه های ملی و ثانویه سطح بالا از مقسم های ولتاژ DC با دقت بالا و عملکرد دستی استفاده شده است [2,3]. به هر حال، علاقه به استفاده از مقسم های ولتاژ DC در حال گسترش است. مقسم های موثر محافظت شده برای کاربردهای ولتاژ DC با دقت زیاد [4,5] و نسبت های بالای ولتاژ توسعه یافتند [6-10]. به دلیل اینکه کالیبراسیون مقسم های با عملکرد دستی نیازمند صرف زمان طولانی است، در موسسه ملی تحقیقات مترولوژی (INRIM) یک مقسم ولتاژ DC مقاومتی از نوع خودکار و با نسبت تقسیم ثابت ساخته شده است. این وسیله (دید ظاهری در شکل 1) دارای نسبت تقسیم 10:1 و 100:1 است و می تواند به سرعت از طریق اتصال به یک ژنراتور DC و DMM خطی کالیبره گردد. کالیبراسیون این تجهیز نیازمند صرف یک ساعت زمان است در حالی که کالیبراسیون یک مقسم با عملکرد دستی نیازمند حداقل دو روز کاری به همراه حضور مداوم اپراتور و تحمیل نویزهای ناخواسته است. به دلیل اینکه مقسم INRIM را می توان با استاندارد مرجع 10 ولتی متصل کرد، از این رو از این وسیله می توان در یک سیستم اندازه گیری برای کالیبراسیون ژنراتورهای ولتاژ DC در رنج 1mV تا 1kV استفاده کرد.

2-تجهیز مقسم INRIM

اجزای این وسیله عبارتند از: یک مقسم مقاومتی، یک سیستم کلیدزنی با توان و نیروی الکتروموتوری پایین (emfs) و یک سیستم کنترلی واسط IEEE488.2. اجزای اضافی دیگر شامل یک کارت کنترل منطقی و یک وسیله برای کنترل پریودیک وضعیت و عملکرد رله ها. این تجهیز به صورت رو میزی ساخته شده است و از این رو در داخل جعبه قفسه 19 اینچی قرار گرفته است.

2-1-مقسم مقاومتی

مقسم مقاومتی از ترکیب یکصد مقاومت 10K  با فویل فلزی و در سه دسته ساخته شده است (R، 9R و 90R در شکل های 2 و 3-الف مشخص شده است). جزئیات دو مقاومت در شکل 3-ب قابل مشاهده است. مقاومت ها به نحوی انتخاب شده اند تا برای دمای 23  مناسب باشند. این مقاومت ها از فیلم های فلزی لامینا که بر روی محافظ سرامیکی قرار گرفته اند، ساخته شده اند. ضریب دمایی (TCR) آنها در دمای بین 18  تا 30  قابل صرف نظر کردن است چرا که محافظ سرامیکی با دمای فیلم می تواند تغییرات دمایی مقاومت را جبران نماید. به منظور کم کردن مقاومت های جبران نشده باقیمانده، از مقاومت هایی با مقدار 10 برابر استفاده می شود که این مقاومت ها با وابستگی متفاوتی نسبت به دما را تحت تاثیر قرار می دهند. مقاومت های در دسترس با یک DMM دقت بالا اندازه گیری می شوند و برابر با  برابر مقدار نامی خود و  برابر نسبت به یکدیگر انتخاب می شوند.

ده مجموعه مقاومت در یک سطح تطبیق با مقدار  شکل گرفتند. علاوه بر این، مجموعه اول (برای نسبت 10:1 به کار می رود) در یک حمام-هوای ترموستاتیک قرار داده شد و مقاومت آنها در دمای بین 18 تا 27 درجه مورد اندازه گیری قرار گرفت. اگر یک مقاومت در این بازه دمائی مقدار خود را در  حفظ بکند، به عنوان R انتخاب می شود. همه مقاومت ها بر روی بوردهای مدار چاپی نصب شده اند که شکلی شبیه شانه را دارا هستند تا از این طریق عایق بندی افزایش یابد. شانه ها بر روی محافظ تفلون قرار گرفته و بر یک جعبه مسی فیکس گردیده اند (شکل 3-الف). در حالیکه این جعبه مسی در داخل یک کیس قرار گرفته است که این کیس نیز به پتانسیل زمین متصل شده است و از این طریق تجهیز از میدان های الکترواستاتیک و الکترومغناطیس مصون شده است. کابل های ارتباطی از جنس چند سیمه مسی نقره اندود هستند که از طریق غلاف تفلون عایق بندی شده است. اتصال دهنده های اضافی که از طلا-تلوریوم پوشانده شده اند به منظور کاهش نویز و EMF به کار می روند.