Curs 5

Etaloane pentru mărimi electrice

1. Etalonul de intensitate a curentului electric (balanţa de curent), I

k

mgImgkI ,2

condiţii: CT 20 , vid, ecranare %5

precizie: %310

posesor: INM Bucureşti

2. Etaloane de tensiune electrică, EN

2.1. Elementul normal, Weston

etalon absolut

etalon martor

rar etalon de lucru

fr

fa

I

I

Felectrodinamică Fmecanică

2kIeF

mgG

AI

R

VE

610max

2000500int

2465

018,1

500intR element nesaturat

2000intR element saturat

Note:

1. Saturarea apare numai la CT 4 .

2. La temperatura de lucru a elementului la catod există o anumită cantitate de 4CdSO

cristalizat prin saturarea soluţiei de OHCdSO 24 (şi la CT 4 ).

VE 2465

018,1

saturat

nesaturat

25 15

E

T(°C) 3 2 1 5 4

E

t(ani)

în jurul lui 20°C:

ET=E20[1-5*10-6

(T-20)]

+ -

diafragma

Cd12Hg88 Hg

Hg2SO4 CdSO4

cristalizat

CdSO4+H2O

Condiţii de exploatare AI 610

manipulare-odihnă 24h/Tlaborator

restricţii ceva mai mici la etaloanele saturate

Varianta nouă etaloane uscate (gel) lejeritate la transport

Trei clase de etaloane de V absolute %4101 anE

martor %41054101

anE

de lucru %3104105

anE

Note:

1. Anual ele se verifică şi se reclasează.

2. Cele cu %310anE se declasează.

2.2. Etaloane de tensiune cu DZ

etaloane de lucru

rar martor

Utilizare porţiunea de rezistenţă dinamică mică

202

i

udR

Performanţe stabilizare 510U

coeficient termic CT

U%

1,0

Avantaj mArarmAI 210,110

Precizie %3105310

Scheme tipice punte cu compensarea derivei termice cu termistoare

Actual DZ compensate termic

Cele mai uzuale scheme:

B

A

u

i

RAB<

+

Ue=UDZ

+

Ue=UDZ

stabilizare U mai bună

3. Etaloane de rezistenţă electrică, RN

rezistenţe speciale, construite astfel ca rezistenţa lor să fie stabilită în timp, cu

temperatura, umiditatea, frecvenţa, modul de conectare în circuit, iar valoarea să fie

cunoscută cu precizie

Rezistoare etalon dipolare I

UR

tripolare

SCI

UR

cuadripolare

110;310210 uneoriCR

Materiale pentru rezistenţe etalon cerinţe: stabilitate în timp, variaţie mică a

rezistivităţii, rezistivitate mare,

rezistenţă mare la coroziune sau

agenţi chimici, tensiunea

termoelectromotoare mică

manganină (Cu, Mn, Ni), constantan (Cu, Ni),

kantal (Cu, Ni)

I

U

R

R

ISC

U

k j

RC RC

K J I R

RC RC

RC=rezistență contact

contact

ideal contact

real

Rezistivitatea consideram condiții normale de laborator (temperatura, umiditate)

22020120 TTT

uzual C/310,210,

la manganină, constantan, kantal C/610,510,

Pentru rezistenţe foarte mari ( MR 510,410 ) se pot folosi şi rezistenţe realizate în

scheme echivalente (stea-triunghi,

triunghi stea), sau cutii de rezistențe

etalon:

Pentru rezistenţe de valori

610410R de obicei se folosesc rezistoare în

decade, dar cu indicarea pe fiecare

decadă a Imax (dacă nu avem curentul

maxim obligatoriu înainte de utilizare

să se calculeze Imax, din R şi puterea

maximă disipată 0,01W (aer), 0,1W

(ulei)

10 rezistenţe egale

sau

1 2 2 5

1 2 3 4 x10n

rezistenţe egale valoric între ele în interiorul unei decade

contactul la nivelul cursorului este cel puţin dublu, de suprafaţă mare şi cu arcuri de

presiune, din benzi de Cu, uneori pe suprafaţă aurită sau cadmiată (pentru constanţă în

timp a RC).

4. Etaloane de capacitate electrică, CN

Cerinţe stabilitate în timp

variaţie mică la temperatură

variaţie mică la frecvenţa

variaţie mică la modulul de conectare în circuit sau cu prezenţa unui corp

învecinat

straincorpprezentafTfC __,, se realizează prin alegerea unui dielectric bun

decada

următoare

0 10

Decadă de rezistență

Capacități

parazite

Ccm C2m C1m

C2p C1p

CN

corp Creal≠CN

Masa circuitului

(pământ)

C2p C1p

CN

corp

Note:

1. La nFNC 10 se poate neglija capacitatea firelor de conexiune (care este de ordinul

pF105 ).

2. La nFNC 10 măsurarea corectă a NC se va face prin dublă măsurare (fire+ NC ,

numai fire).

3. La nFNC 10 se utilizează ecranare completă a condensatorului:

Precizia etaloane martor (mică) destul de bună: FnF 11

etaloane de lucru (styroflex) mai slabă ca mica: FnF 1001

etaloane absolute (cuarţ topit cu armături argintate / aurite) foarte bună:

pFpF 10010

5. Etalonul de inductanţă proprie, LN

precauţii de utilizare întrucât influenţele (exterioare, T, f) sunt mai mari decât la CN şi

mult mai mari ca la RN; (LN variază mult cu f).

Proceduri de realizare:

1

2 CN

tor mosor

prin modificarea

poziţiei se

modifică LN cu

cca ±20%

conexiune

serie adiţional

dublu D (unul fix şi

unul mobil)

Schema echivalentă

Decade de inductanţe etalon

Precizie uzual 0,5...1%

rar 2%

6. Etaloane de frecvenţă

6.1. Etaloane cu cuarţ

Cuarţul este tăiat sub un anumit unghi faţă de axa optică (35°) pentru ca influenţele

exterioare (T, umiditatea) să fie minime.

Pentru stabilitate se face termostatare 20°±2°C.

Precizia 10-6

%

R10 R1

LN10

RP10

LN1

RP1

Decadă de inductanță

decada

următoare

0 10

CP

RP LN

Oscilator

cuarţ

Multiplicator

sau divizor

frecvenţă

Afişaj

6.2. Etaloane atomice

Principiu proprietatea de emisie a unei radiaţii energetice ΔW la trecerea unui atom al

unui izotop de la o stare energetică superioară, W2, la una inferioară, W1,

dependentă de frecvenţa de tranziţie, f, a acestei radiaţii:

fpkWWW 12

kp este constanta Planck

Se utilizează atomi de H2, Cs, Rb, Kr

Etalonul naţional cu H2 la IFA Măgurele.

Modificare a fcomp. până la tranzitarea tuturor atomilor W2W1

fcompf .

Precizie %1510...1210

Stabilitate C

%1110...1010

Termostatare C2

Cameră de

ionizare

W2

Rezervor

de atomi

Atomi cu

W1, W2

SS1

Atomi cu W1

SS2

Atomi cu W1

Oscilator cuarţ

fcompf .

Atomi cu W2 Rezonanţă ffcomp.

Comandă modificare

fcomp.

SS1

SS2

selectoare stare energetică

7. Etaloane de intensitate a câmpului magnetic H şi de flux magnetic Φ

măsurarea se face într-o zonă în care câmpul magnetic este uniform (linii de câmp

paralele)

se pot folosi Bobine Helmholtz

razele r1, r2 ale bobinelor r1≠r2

numărul de spire N1, N2 ale bobinelor N1≠N2

raportul

2

2

1

2

1

r

r

N

N

în plus se realizează ecranarea

Valori câmp m

A8001,0

Pentru câmpuri mai intense electromagneţi cu concentratori de câmp în zona de

măsurare dificultăţi constructive şi de omogenizare a

câmpului

Prin amplasarea în zona centrală a bobinelor a unei bobine de măsură etalonul de

flux magnetic Φ

Verificări periodice 6 luni (mărime magnetică)

Precizie 10-1

%