Электрическая калибровка
Что такое электрическая калибровка?
Термин «электрическая калибровка» относится к процессам проверки работоспособности или настройки любых инструментов, используемых для измерения или тестирования электрических параметров. Обычно эта тема освещается в разделе электрических измерений постоянного и низкочастотного тока. Основные измеряемые параметры: напряжение, сила тока, сопротивление, индуктивность, емкость, время и частота. Дополнительные параметры: электрическая мощность и фаза. Измерение соотношения похожих параметров часто используется для сравнения известного параметра с неизвестным, но похожим параметром.
Для проведения электрической калибровки необходимы точные устройства для измерения основных параметров других устройств, которые называются тестируемыми блоками (UUT). Рабочие характеристики этих точных устройств по сравнению с блоками UUT известны, поэтому можно провести оценку работоспособности и/или калибровку блоков UUT для определения и снижения ошибок. Обычно характеристики таких точных устройств должны в 4 или более раз превосходить характеристики UUT.
Эти точные устройства делятся на две категории. Источники электрических сигналов обычно называются калибраторами или эталонами. Устройства для точных измерений делятся на точные цифровые мультиметры, эталоны измерений и сравнительные мосты.
Калибраторы и эталоны
Калибратор обычно генерирует точные выходные сигналы в широком диапазоне, например напряжение от нескольких микровольт до нескольких десятков милливольт, вольт и даже 1 киловольта.
Кроме этого, современные калибраторы генерируют выходные сигналы для других электрических функций (например, напряжения, сопротивления и силы тока).
Эталоны считаются более точными устройствами по сравнению с калибраторами. Рабочие характеристики эталонов в 4 или более раз превосходят характеристики калибраторов. Однако возможности эталонов ограничены по сравнению с калибраторами. Эталоны обычно предназначены только для одной электрической функции, они могут иметь только одну или несколько настроек выходных сигналов.
Точные цифровые мультиметры, эталоны измерений и сравнительные мосты
Точные цифровые мультиметры (dmm) имеют отличные рабочие характеристики для измерения различных электрических параметров в диапазоне нескольких десятков значений. Функции измерения обычно предназначены для оценки напряжения, силы тока и сопротивления. Реже измеряются параметры частоты, емкости и некоторые другие. Устройства с более высоким уровнем измерений называются эталонами измерений или даже сравнительными мостами. Эти устройства имеют меньше функций, но лучшие характеристики по сравнению с точными устройствами dmm.
Для правильной калибровки и оценки блока UUT нужно провести несколько подготовительных мероприятий. Точные устройства должны быть откалиброваны в соответствии с международными стандартами для проверяемого параметра. Это должно быть продемонстрировано последовательным задокументированным сравнением с более строгими стандартами. К этим стандартам относятся действующие национальный, международный или внутренний стандарты.
Справочные материалы
Выбор решения
Нагрузкой для электрических метрологических устройств постоянного низкочастотного тока может быть ряд инструментов для тестирования и измерения: цифровые мультиметры – аналоговые или цифровые, инструменты для настольного или ручного использования – осциллографы, инструменты ScopeMeter® Test Tools, измерители мощности и энергии, термометры сопротивления и термопары, КИП, регистраторы данных, ленточные и диаграммные самописцы и др. Функции калибратора должны соответствовать всем или почти всем функциям калибруемого тестового оборудования. Ключевым условием является превосходство характеристик калибратора над соответствующими характеристиками тестируемой нагрузки.
Нормальным считается, чтобы характеристики калибратора или эталона в 4 или более раз превосходили параметры, указанные в спецификациях тестируемого оборудования или в справочных спецификациях.
Перед выбором калибратора необходимо хорошо проанализировать спецификации тестируемого оборудования и стандарты калибровки. Этот анализ обычно проводится на основе сравнения спецификаций тестируемого оборудования, рекомендованных производителем, и стандартных спецификаций калибровочных инструментов.
Термин «соответствие» описывает количество электричества, поступающего от источника калибровки к электрической нагрузке в виде тестируемого измерительного инструмента. Привод калибратора обычно имеет ограниченные возможности, но зато всегда – высокую точность сигналов. Некоторые тестовые инструменты (например, некоторые аналоговые датчики и экранные измерительные приборы) являются достаточно большой нагрузкой, для них нужен особый электропривод от калибратора. Поэтому при анализе характеристик важно учитывать параметры соответствия.
Измерение и определение источника
При калибровке используются приложения, для которых требуются одновременно точные измерения и источник точных измерений. Источник точных измерений используется для проверки измерительных инструментов; устройство для точных измерений проверяет инструмент, который является источником точных измерений. В области метрологии принято использовать систему управления качеством, которая включает в себя в том числе проверку калибровочных инструментов лаборатории. Поэтому лаборатория должна быть оборудована точными измерительными инструментами, имеющими схожие характеристики с источниками точных измерений в лаборатории (по функциональности и описанию). Внутренние процедуры сравнения определят степень соответствия инструментов лаборатории и по возможности быстро установят возможные проблемы и способы их устранения. Таким образом, использование двух категорий инструментов в калибровочной лаборатории можно считать передовым опытом в этой области.
Справочные материалы
Руководство по выбору электрических и ВЧ-калибраторов
Руководство по калибровке осциллографов с помощью специальных многоцелевых калибраторов
Анализ и сравнение спецификаций инструментов
