ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение

И СРЕДСТВА МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ
ТЕХНИКИ ЧАСТЕЙ ВВС
Тема № 2. Рабочие

эталоны в системе метрологического
обслуживания СИ

вольтметров.
Эталоны и приборы для поверки
вольтметров
Групповое занятие№6:

kI2
Новый эталон ампера – воспроизводится с использованием косвенных измерений силы

тока I= U/r, причем вольт — воспроизводится с помощью квантового эффекта Джозефсона, а Ом — с помощью квантового эффекта Холла

Токовые весы - эталон до 1992 г

F2 = mg

менее 5 10-9 использует открытый в 1962 г. эффект Джозефсона

Существует:
1) Стационарный эффект Джозефсона
2) Нестационарный эффект Джозефсона

е = 1,602 • 10-19 Кл — заряд электрона

h = 6,626 • 10-34 Дж•с — постоянная Планка

Элемент Джозефсона

каждый раз при увеличении числа n на единицу будут наблюдаться

резкие ступеньки. Интервал между последовательными ступеньками достигает 4 — 5 мВ.

= 483,59767 МГц/мкВ - постоянная Джозефсона

—
напряжение
(криозонд)
Криозонд помещается
в стандартном
гелиевом сосуде
Дьюара и

рассчитан
на рабочую
температуру 4,2 К.
Расход жидкого гелия
составляет
около 0,7 л/ч.

им. Д.И. Менделеева в Санкт-Петербурге. Передача единиц величины 1 В

осуществляется в соответствии с ГОСТ 8.027-01 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений постоянного электрического напряжения и электродвижущей силы».

В схемах с 1000 джозефсоновских переходов получено напряжение около 1В, а в схемах с 20000 переходов — около 12 В.

Государственный первичный эталон единицы ЭДС и постоянного напряжения на основе эффекта Джозефсона имеет погрешность воспроизведения, оцениваемую средним квадратическим отклонением результата измерений, 5 10-9; неисключенная систематическая погрешность составляет 5 10-9.

температуры 4,2 К и поместить в сильное магнитное поле с

индукцией (6-12) Тл, то на выходе МОП-структуры, называемой холловским контактом, электрическое сопротивление будет изменяться ступенчатым образом, в соответствии с записью rx = n (h/e2)

Погрешность измерений не менее 10-8

rx = 25812,807 Ом

Величина холловского сопротивления (константа К. Клитцинга)

Квантование
холловских
переходов при
Изменении
индукции
магнитного
поля

манганиновых катушек сопротивления с номинальным значением 1 Ом, обеспечивающая воспроизведение

Ома со средним квадратическим отклонением результата измерений 3•10-8 (по десяти независимым измерениям). Неисключенная составляющая систематической погрешности не превышает 3•10-7

В качестве мер электрического сопротивления применяются измерительные катушки электрического сопротивления (однозначные меры электрического сопротивления - ОМЭС) и измерительные магазины сопротивления (многозначные меры электрического сопротивления - ММЭС). Диапазон номинальных сопротивлений серийно выпускаемых мер находится в пределах от 10-4 до 1015 Ом.
Распространение получили измерительные катушки, изготовленные из манганиновой проволоки или ленты.

насыщенных элементов.
Погрешность воспроизведения 1,3 10-8

- кристаллы CdSO4 H2O;
3 - электролит -

насыщенный водный раствор CdSO4;
4 - положительный электрод (Hg);
5 - паста из Hg2SO4 (деполяризатор), растёртого с Hg и кристаллами CdSO4·и H2O;
6 - корковая пробка;
7 - синтетическая смола; выводы от электродов изготовлены из платиновой проволоки

Схема устройства насыщенного нормального элемента Вестона с жидким (а) и без жидкого (б) электролита:

2

к тряске и опрокидыванию
сравнительно малое внутреннее сопротивление, крайне

малый температурный коэффициент, которым иногда можно пренебречь, меньшая чувствительность к тряске и вибрациям

насыщенные

ненасыщенные

(нормальные элементы ):

используют в качестве образцовых мер э.д.с.

используют как источники опорных э.д.с. в промышленных и переносных электроизмерительных приборах

НЭ бывают трех
классов точности:
0,001; 0,002; и 0,005

НЭ имеют класс точности 0,02

температуре;
зависимость э.д.с. от температуры;
временная стабильность;

внутреннее сопротивление;

отсутствует понятие
номинального значения меры

Внимание!

нельзя трясти и взбалтывать, а после транспортировки их необходимо выдерживать

в покое в течение суток до применения;

НЭ классов 0,001-0,005 нельзя нагружать током более 1 мкА, а НЭ класса 0,02 – более 10 мкА;

НЭ классов точности 0,001 и 0,002 должны храниться при температуре от +15 до +250С, а НЭ классов точности 0,005 и 0,02 – от +10 до +400С;

в условиях вибрации;
необходимость внесения расчетных поправок на температуру окружающей

среды;

Поэтому на практике в качестве рабочих эталонов постоянного напряжения широко применяются стабилизированные источники эталонного напряжения (тока) типа Б5.
Стабилизаторы напряжения можно разделить на два основных типа: параметрические и компенсационные.

В некоторых случаях в качестве рабочих эталонов постоянного напряжения используются высокоточные преобразователи частота - постоянное напряжение

электронных средств измерений используются следующие обозначения:
В1 – установки или приборы

для поверки вольтметров;
D1 – установки или приборы для поверки аттенюаторов;
Е1 – установки или приборы для поверки измерителей параметров компонентов и цепей;
Н – меры электрических величин;
Н2 – меры пассивных электрических величин;
Н3 – меры пассивных электрических величин для цепей с распределенными составляющими;
Н4 – калибраторы постоянного напряжения (тока);
Н5 – калибраторы переменного напряжения (тока);
Н6 – калибраторы фазы;
Н7 – калибраторы мощности;
И1 – установки или приборы для импульсных измерений;
П1 – установки или приборы для поверки приборов для измерения напряженности поля, плотности потока энергии и радиопомех;
М1 – установки или приборы для поверки ваттметров;
Ф1 – установки или приборы для поверки измерителей разности фаз и группового времени запаздывания;
Ч1 – меры (стандарты) частоты и времени.

автоматического управления предназначен для системного и автономного использования при поверке

измерительной аппаратуры постоянного тока в лабораторных и цеховых условиях.

Технические данные вольтметра В1-13:
-диапазон выходных напряжений 10мкВ…1000В;
-регулирование выходного напряжения ступенчатое с дискретностью 10-6 от установленного поддиапазона;
-дополнительная погрешность установки калиброванных напряжений от изменения напряжения сети на +10% от номинального значения не превышает1∙10-5 Uк +1∙10-6Uп;
-выходное сопротивление источника калиброванных напряжений не превышает 0,001 Ом;
-время установления выходного напряжения от 0 до 1000 В с погрешностью 0,001% от установившегося значения не превышает 5с

определения погрешности показаний аналоговых вольтметров постоянного и переменного тока
Технические данные

вольтметра В1-8:
-частота выходного напряжения 45, 400 и 1000 Гц;
-диапазон выходных напряжений переменного и постоянного тока 10 мкВ-300 В с номинальными значениями, соответствующими ряду:
0,1-0,2-0,3-0,4-0,5-0,6-0,7-0,8-0,9-1-1,5-2-2,5-3;
-коэффициент гармоник выходного напряжения переменного тока не более 0,2 %;
-входное сопротивление поверяемого вольтметра не менее 100 кОм;
-питание 220±22 В, 50±0,2Гц или 220±11 В, 400-28 -12 Гц;
Масса В1-8 30кг. Габаритные размеры 490х255х475мм.