Введение к работе
Актуальность работы. Диктуемые техническим прогрессом требования повыщения точности измерений физических величин влекут за собой переоценку и дальнейиее развитие методов и принципов построения измерительных преобразователей и средств измерений на их основе.
Введение нового первичного эталона и новой государственной поверочной схемы для средств измерений ЭДС и постоянного напряжения зафиксировало очередной, качественно более высокий уровень развития эталона на основе эффекта Джозефсона, что стало возможно благодаря завершению цикла исследований квантового эо>-фекта Джозефсона и ые.*дународнсцу согласованию фундаментальных физических констант. В связи с этим повысились требования, предъявляете к средствам передачи размера единицы - вторичным эталонам. Так, среднее квадратическое отклонение результатов измерений при
сличении рабочего эталона единицы ЭДС с эталоном-копией не доггао
—Я превышать 5.10 . В число значений ЭДС рабочего эталона введено
новое эначэние 10 В, необходимость которого обусловлена появлением высокоточных средств измерений с номинальным значением свыше I В.
До настоящего времени з качестве вторивдчх эталонов, получавших размер единицы ЭДС от установки на основе эффекта Джозефсона, используются практически только насыщенные нормальные элементы (НЭ), сбдадвзздио такими присудами им достоинствами, как шсокая долговременная стабильность значения ЭДС и простота н удобство эк плуатации. Но при этом часыаенные НЭ имеют только одно значение ДЦС - I В, и их точностные характеристики записи, и от величины нагрузки и других внешних условий.
Постановка настоящей работы определяется необходимостью разработки измерительных преобразователей и мер напряжения виссеп
точности для средств передачи единицы ЭДС и постоянного напряжения, которые в отличие от существующих обеспечили бы хранение и передачу единицы ЭДС в расширенном динамическом диапазоне.
Цель работы эаклочается з разработке требований и новых принципов построения средств измерений высшей точности, способов уменьшения составляющих погрешности, разработке и исследовании средств измерений постоянного напряжения высшей точности в расширенном динамическом диапазоне.
Научная новизна. Выявлены основные источники погрешности измерительных преобразователей, мер ЗДС и постоянного напряжения в диапазоне от I до 100 В; получены аналитические выражения и числовые значения погрешности групповых ме^ ЭДС с номинальным значением 1-Ю В, обусловленные конечностью сопротивления изоляции, внутренним сопротивлением и величиной измерительного тока; разработан новый метод измерения значения ЭДС и постоянного напряжения в диапазоне I—100 В на основе использования фундаментальных физических констант и преобразователя напряхение-часто-та на электростатической лов^лхе Пеннинга; разработаны способы снижения, погрешности измерений мер ЗДС в диапазоне 1-Ю В; разработаны и исследованы новые средства измерений: мера ЭДС с диапазоном значений 1-Ю В и погрешностью значения не более 1,7 мкВ, мера ЭДС с номинальным значением І В и улучшенной нагрузочной способностью; обоснованы взаимосогласованные характеристики средстЕ измерений для построения рабочего эталона едкници ЭДС с диапазоном значений 1-Ю В.
Практическая значимость работы заключается в разработке схем и структурных решений, позволяющих уменьшить методические и инструментальные погрешности вновь разработанных средств измерений, в разработке и исследовании экспериментальных образцов мер
ЭДС с номинальным вначением 1-Ю d и погрешностью но более 1,7 мкБ, нового средства измерения ЭДС и постоянного напряжения на основе предложенного метода с использованием преобразователя напряжение-частота на ловупке Пеннинга в диапазоне 1-100 В с от-носительной погрешностью) не более 1.10 . Разработанные измерительные преобразователи и меры ЭДС и постоянного напряжения на их основе имеют более широкий динамический диапазон изкеремай, чем известные средства изиерений выспй точности. Проведенные исследования позволили впервые создать комплекс аппаратуры для утверждения а качестве рабочего эталона единицы ЭДС с диапазоном значений 1-Ю В.
Внедрение полученных результатов. Полученные результата внедрены при создании автоцатизироаакного рабочего эталона единицу ЭДС в ШИПИ, г.Нинск и К ПО "АНН", г.Ереван; при разработке метода и новых средств измерений, нового метода передачи разыера единицы ЭДС и постоянного напряжения (на уровне изобретения) в НПО "ШИИМ им.Д.И.Менделеева"; при разработке и создании под неучннм руководством автора коиплехса измерительных средств для рабочего эталона единицы ЭДС с диапазоном значений 1-Ю В, что подтверждается соответствующими актами внедрения.
Апробация. Материалы и основные положения диссертации обсуждались на: П и И Всесоюзной совещании "Точные измерения электрических величин: переменного тока, напряжения, ценности, энергии и угла фазового сдвига" (Ленинград, 1985 и Кириши, 1968), ІУ всесоюзной конференции "Петрологическое обеспечение машиностроительных отраслей народного хозяйства" (Одесса, 1987), II Всосанной конференции "Метрологическое обеспечение ИІС и АСУ ТП" (Львов, 1988).
Публикации. По теме диссертации опубяиксвано К работ, лз
них 2 изобретения
.- 6 -
На залиту выносятся следующие основные положения:
-
Результаты анализа погрешностей измерительных преобразователей, мер ЭДС и постоянного напряжения 1-100 В и разработка способов их уменьшения, которые позволили сыбрать метод измерения и способ построения аппаратуры разработанного рабочего эталона единицы ЭДС о диапазоном значений 1-Ю В.
-
Нооые принципы и критерии построения измерительных преобразователей, мер ЭДС и постоянного напряжения, позволившие впорзые создать аппаратуру рабочего эталона единицы ЭДС с диапазоном значенні» 1-Ю В.
-
Новый метод измерения и передачи размера единицы ЭДС и постоянного напряжения в расширенном дииі-осческом диапазоне 1-100 3 с относительной погрешностью не более I.10 .
-
Результаты экспериментальных исследований разработанных средств измерения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения,, списка литературы и приложении. Содержит 128 страниц мапиноїшсні.Л) текста, 44 рисунка на 26 листах, 20 таблиц в основном тексте и 60 страниц в приложениях.
