Порівняльний аналіз еталонів перетворення змінної напруги у постійну для звірень національних еталонів

Автор(и)

  • Oleh Velychko Державне підприємство “Всеукраїнський державний науково-виробничий центр стандартизації, метрології, сертифікації та захисту прав споживачів” (ДП “Укрметртестстандарт”) вул. Метрологічна, 4, м. Київ, Україна, 03143, Україна https://orcid.org/0000-0002-6564-4144
  • Valentyn Isaiev Державне підприємство “Всеукраїнський державний науково-виробничий центр стандартизації, метрології, сертифікації та захисту прав споживачів” (ДП “Укрметртестстандарт”) вул. Метрологічна, 4, м. Київ, Україна, 03143, Україна https://orcid.org/0000-0001-6763-9392

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.150459

Ключові слова:

звірення, термоперетворювач напруги, перетворення напруги, транспортований еталон, невизначеність вимірювання

Анотація

Розвиток еталонів на основі квантових ефектів, зокрема синтезаторів змінної напруги, поки що не дозволяє визначати метрологічні характеристики засобів вимірювання змінної напруги до 1000 В частотою до 1 МГц. Тому порівняльний аналіз міжнародних звірень національних еталонів дозволив підсумувати можливості метрологічного забезпечення із застосуванням еталонів перетворення змінної напруги у постійну.

Проведені аналітичні та експериментальні дослідження дають підставу констатувати визначальний внесок національних метрологічних інститутів у формування сучасного рівня еквівалентності еталонів перетворення змінної напруги у постійну. Порівняльний аналіз досягнутої провідними національними метрологічними інститутами невизначеності вимірювань дозволив виділити найточніший тип термоперетворювача напруги на основі серії послідовно з’єднаних термопар. Такий засіб вимірювання дозволяє вимірювати різницю перетворення змінної напруги у постійну з невизначеністю менше 1 мкВ/В у певних точках діапазону.

Розгляд можливостей транспортованих еталонів забезпечувати стабільне відтворення різниці перетворення змінної напруги у постійну засвідчив перевагу термоперетворювача попередньо відзначеного типу відносно інших застосованих у звіреннях засобів порівняння. Розрахунок коефіцієнтів стабільності для еталонів різних типів показав приблизно дворазову перевагу термоперетворювачів на основі термопари проти багато діапазонних термокомпараторів на основі сенсору середньоквадратичної напруги. Результати розглянутих звірень показали відсутність переваги будь-якої з використаних лабораторіями схем вимірювання, оскільки не виявлено зв’язку між заявленою невизначеністю вимірювання й схемою.

Результати оцінювання впливу частоти вхідної напруги на коефіцієнт передавання засобів компарування змінної й постійної напруги двох типів дають підставу знехтувати коригуванням внеску цього джерела невизначеності. Запропонований підхід до вимірювання різниці перетворення змінної напруги у постійну зі збереженням зв’язку з прямим визначенням дозволяє більш достовірно оцінювати цю метрологічну характеристику в два способи

Біографії авторів

Oleh Velychko, Державне підприємство “Всеукраїнський державний науково-виробничий центр стандартизації, метрології, сертифікації та захисту прав споживачів” (ДП “Укрметртестстандарт”) вул. Метрологічна, 4, м. Київ, Україна, 03143

Доктор технічних наук, професор, директор

Науково-виробничий інститут електромагнітних вимірювань

Valentyn Isaiev, Державне підприємство “Всеукраїнський державний науково-виробничий центр стандартизації, метрології, сертифікації та захисту прав споживачів” (ДП “Укрметртестстандарт”) вул. Метрологічна, 4, м. Київ, Україна, 03143

Старший науковий співробітник

Науково-дослідний відділ вимірювань електричних величин

Посилання

  1. Burroughs, C. J., Dresselhaus, P. D., Rufenacht, A., Olaya, D., Elsbury, M. M., Tang, Y.-H., Benz, S. P. (2011). NIST 10 V Programmable Josephson Voltage Standard System. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 60 (7), 2482–2488. doi: https://doi.org/10.1109/tim.2010.2101191
  2. Rufenacht, A., Howe, L. A., Fox, A. E., Schwall, R. E., Dresselhaus, P. D., Burroughs, C. J., Benz, S. P. (2015). Cryocooled 10 V Programmable Josephson Voltage Standard. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 64 (6), 1477–1482. doi: https://doi.org/10.1109/tim.2014.2374697
  3. Rufenacht, A., Flowers-Jacobs, N. E., Fox, A. E., Waltman, S. B., Schwall, R. E., Burroughs, C. J. et. al. (2018). DC Comparison of a Programmable Josephson Voltage Standard and a Josephson Arbitrary Waveform Synthesizer. 2018 Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2018). doi: https://doi.org/10.1109/cpem.2018.8500955
  4. Benz, S. P., Waltman, S. B., Fox, A. E., Dresselhaus, P. D., Rufenacht, A., Underwood, J. M. et. al. (2015). One-Volt Josephson Arbitrary Waveform Synthesizer. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 25 (1), 1–8. doi: https://doi.org/10.1109/tasc.2014.2357760
  5. Rufenacht, A., Flowers-Jacobs, N. E., Fox, A. E., Burroughs, C. J., Dresselhaus, P. D., Benz, S. P. (2016). Direct comparison of a pulse-driven Josephson arbitrary waveform synthesizer and a programmable Josephson voltage standard at 1 volt. 2016 Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2016). doi: https://doi.org/10.1109/cpem.2016.7540603
  6. Rüfenacht, A., Flowers-Jacobs, N. E., Benz, S. P. (2018). Impact of the latest generation of Josephson voltage standards in ac and dc electric metrology. Metrologia, 55 (5), S152–S173. doi: https://doi.org/10.1088/1681-7575/aad41a
  7. Klonz, M. (2002). CCEM-K6.a: key comparison of ac-dc voltage transfer standards at the lowest attainable level of uncertainty. Metrologia, 39 (1A), 01002–01002. doi: https://doi.org/10.1088/0026-1394/39/1a/2
  8. Halawa, M., Al-Rashid, N. (2010). Performance of Single Junction Thermal Voltage Converter (SJTVC) at 1 MHz via Equivalent Electrical Circuit Simulation. 2010 12th International Conference on Computer Modelling and Simulation. doi: https://doi.org/10.1109/uksim.2010.120
  9. Fujiki, H. (2007). New Thin-Film Multijunction Thermal Converter Design for Improved High-Frequency Performance. IEEE Sensors Journal, 7 (9), 1243–1247. doi: https://doi.org/10.1109/jsen.2007.897966
  10. Everett, W. A. (1994). Calibration: Philosophy in Practice. Everett: Fluke Corporation, 526.
  11. The BIPM key comparison database (KCDB). Available at: http://kcdb.bipm.org/
  12. Chen, S.-F. (2016). Differential sampling measurements of low-frequency sinusoidal waveforms using AC-programmable Josephson voltage standard. 2016 Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2016). doi: https://doi.org/10.1109/cpem.2016.7540665
  13. Seron, O., Djordjevic, S., Budovsky, I., Hagen, T., Behr, R., Palafox, L. (2012). Precision AC–DC Transfer Measurements With a Josephson Waveform Synthesizer and a Buffer Amplifier. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 61 (1), 198–204. doi: https://doi.org/10.1109/tim.2011.2157429
  14. Filipski, P. S., van den Brom, H. E., Houtzager, E. (2012). International comparison of quantum AC voltage standards for frequencies up to 100kHz. Measurement, 45 (9), 2218–2225. doi: https://doi.org/10.1016/j.measurement.2012.03.008
  15. Rufenacht, A., Overney, F., Mortara, A., Jeanneret, B. (2011). Thermal-Transfer Standard Validation of the Josephson-Voltage-Standard-Locked Sine-Wave Synthesizer. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 60 (7), 2372–2377. doi: https://doi.org/10.1109/tim.2010.2099931
  16. Kampik, M. (2013). Comparison of Nonquantum Methods for Calibration of the Digital Source of Very-Low-Frequency AC Voltage. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 62 (6), 1615–1620. doi: https://doi.org/10.1109/tim.2012.2225960
  17. Budovsky, I. (2010). Final report on APMP.EM-K6.a: APMP international comparison of ac–dc transfer standards at the lowest attainable level of uncertainty. Metrologia, 47 (1A), 01018–01018. doi: https://doi.org/10.1088/0026-1394/47/1a/01018
  18. Campos, S., Filipski, P., Izquierdo, D., Afonso, E., Landim, R. P., Di Lillo, L., Lipe, T. (2009). Final report: SIM regional comparison of ac–dc voltage transfer difference (SIM.EM.K6a, SIM.EM-K9 and SIM.EM-K11). Metrologia, 46 (1A), 01004–01004. doi: https://doi.org/10.1088/0026-1394/46/1a/01004
  19. Velychko, O., Darmenko, Y. (2016). Final report on COOMET key comparison of AC/DC voltage transfer references (COOMET.EM-K6.a). Metrologia, 53 (1A), 01011–01011. doi: https://doi.org/10.1088/0026-1394/53/1a/01011
  20. Budovsky, I., Inglis, B. D. (2001). High-frequency AC-DC differences of NML single-junction thermal voltage converters. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 50 (1), 101–105. doi: https://doi.org/10.1109/19.903885
  21. Lipe, T. E. (1996). A reevaluation of the NIST low-frequency standards for AC-DC difference in the voltage range 0.6-100 V. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 45 (6), 913–917. doi: https://doi.org/10.1109/19.543985
  22. De Barros e Vasconcellos, R., Poletaeff, A. (2014). Final report on SIM bilateral INMETRO–LNE comparisons SIM.EM-K6.1 and SIM.EM-K9.1: AC–DC voltage transfer difference. Metrologia, 51 (1A), 01001–01001. doi: https://doi.org/10.1088/0026-1394/51/1a/01001
  23. Velychko, O., Isaiev, V. (2017). Research of Metrological Characteristic of the State Primary Standard of the Unit Electric Variable Voltage. Metrology and Insruments, 5 (67), 13–19.
  24. Poletaeff, A. (1999). Automated comparator for accurate AC-DC difference measurements at the BNM-LCIE. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 48 (2), 412–414. doi: https://doi.org/10.1109/19.769613
  25. Williams, E. S. (1971). Thermal voltage converters and comparator for very accurate ac voltage measurements. Journal of Research of the National Bureau of Standards, Section C: Engineering and Instrumentation, 75C (3-4), 145. doi: https://doi.org/10.6028/jres.075c.015

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-12-12

Як цитувати

Velychko, O., & Isaiev, V. (2018). Порівняльний аналіз еталонів перетворення змінної напруги у постійну для звірень національних еталонів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(5 (96), 14–24. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.150459

Номер

Том 6 № 5 (96) (2018): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Oleh Velychko, Valentyn Isaiev

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.