Файл: Рождественская Т.Б. Аппаратура для точного измерения больших сопротивлений, малых постоянных токов и методы ее поверки.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.07.2024
Просмотров: 127
Скачиваний: 0
Т а б л и ц а 12
|
|
|
|
|
Чувствитель - |
|
Входное |
|
|
Моделодель |
Входное устройство |
Пределы измерения |
Погрешность, |
ность по |
току, |
Д р е й ф |
|
Страна, фирма |
% |
заряду, |
на |
нуля |
с о п р о т и в |
|||
|
|
|
|
|
п р я ж е н и ю |
|
ление, Ом |
|
СССР |
ВК2-16 |
Динамический |
1 м В — 30 В |
|||
|
|
конденсатор |
Ю - |
7 |
— Ю - 1 |
5 А |
СССР |
ИМТ-66 |
То же |
25 мВ — 2,5 В |
|||
|
|
|
Ю - |
7 |
— Ю - 1 |
3 А |
СССР |
ЭД-65 |
» |
10 мВ — 10 В |
|||
США, |
Мод. 31 |
|
I , 3, 10, 30, |
100, |
||
Cary I'nstr. |
|
|
300, |
1000 м В |
||
Applied Physics Со |
|
|
3, |
|
10, 30 В |
|
США |
Мод. 640 |
Динамический |
30 мкВ — 30 В |
|||
Keithley Instrum. |
|
конденсатор с |
3 - Ю - 5 |
— Ю - |
1 5 А |
|
|
|
электростатичес |
|
|
|
|
Англия, |
Мод. 33А, |
ким возбуждением |
10, 30, 100, |
300, |
||
Динамический |
||||||
Vibron Eiectromet. |
33В, ЗЗС |
конденсатор |
|
1000 мВ |
|
|
|
|
|
1 0 — Ю - 1 2 |
А |
||
|
|
|
5- 10е —5-Ю1 5 Ом |
|||
Япония, |
TR-84 |
То же |
1, 3, |
10, 30, |
100, |
|
„Такеда-Рикен" TR-84B |
|
1, |
300 мВ |
|
||
|
TR-84M |
|
3, 10, 30 В |
|||
|
|
|
3 - Ю - 5 |
— М О - 1 5 А |
||
Япония, |
TR-84H |
л |
1 мВ — 30 В |
|||
„Такеда Рикен" |
|
|
|
|
|
|
|
± 1 , 5 |
1 , 5 - Ю - 1 |
6 А |
200 |
мкВ/сут |
10« |
||
|
±10 |
20 мкВ |
|
|
|
|||
|
± 1 , 5 |
1 0 - и |
А |
250 |
мкВ/сут |
101 0 |
||
± ( 1 , 5 - 2 , 5 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
± |
(3-1) |
— |
|
|
0,2 |
мВ/сут |
— |
|
|
1 |
Ь Ю - 1 7 |
А |
0,2 |
ыВ/день |
— |
||
|
|
5 - Ю - 1 6 |
Кл |
|
|
|
||
|
|
2-10~5 В |
|
|
|
|||
± |
(5-1) |
4 - Ю - 1 6 |
Кл |
20 мкВ/деиь |
101 0 |
|||
± |
(4-3) |
Ю - |
1 |
7 |
А |
|
|
|
|
|
2 -10- ° В |
|
|
|
|||
|
± 1 |
— |
|
|
|
100 |
1Ü1» |
|
|
|
|
|
|
|
мкВ/день |
|
|
|
|
|
|
|
|
300 |
мВ/нед |
|
|
± 1 , 3 |
20 мкВ |
300 |
мкВ/сут |
№> |
|||
± |
(3—6) |
Ю - |
1 |
7 |
А |
|
|
|
|
|
Ю - 1 |
5 |
Кл |
|
100 |
101 3 |
|
0,25»/о |
Ю - |
1 |
5 |
А |
|
|||
полной |
2- 1 0 _ ш |
А |
мкВ/цемь |
|
||||
шкалы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение |
табл. 12 |
|
|
|
|
|
|
Чувствитель |
|
Входное |
||
Страна, фирма |
Модель |
|
|
Погрешность, |
ность по |
т о к у , |
Д р е й ф |
||
Входное устройство |
Пределы измерения |
с о п р о т и в |
|||||||
% |
заряду, |
на |
нуля |
||||||
|
|
|
|
|
п р я ж е н и ю |
|
ление, Ом |
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
ГДР, |
A-l-51 |
Vakutronik |
А-1-510 |
Венгрия |
2517/М |
Orion |
|
СССР |
ЕКб-7 |
СССР |
У1-6, |
|
У1-7 |
США, |
Мод1. |
Keithley Instrum. |
201В |
США |
Мод. 602 |
Keithley Instrum. |
|
Динамический |
I , 3, 10, 30, 100, |
|
конденсатор |
300, 1000, 3000 мВ |
|
То же |
100, |
300, 1000, |
|
3000 мв |
|
Электрометриче |
Ю - 1 5 — 3 - Ю - ' 1 А |
|
10 мВ — 10 В |
||
ская лампа |
Ю - 7 |
— Ю - и А |
То же |
100 мВ —10 В |
|
|
Ю - 5 |
—Ю - и А |
в |
10-ß |
— Ю - 1 4 А |
Транзисторное |
Ю - 3 _ Ю В |
|
|
0 , 3 — Ю - 1 " А |
|
2
+ 2
±2
±6
±(4-2,5)
±(10-3)
±2
± 1 -
± (4-2)
— |
0,2 |
мВ/сут |
101 е |
|
0,2 |
мВ/сут |
101 5 |
— |
|
|
|
|
|
* |
|
— |
1—3 мВ/ч |
— |
|
—— —
Менее 101* 1 мВ/сут
Источники погрешностей различных систем построения указанных приборов (интегратор-дифференциатор, компенса ционная система, интегратор-интегратор, автокомпенсацион ная система) анализируются в [9] . Авторы считают, что все системы, за исключением системы интегратор—интегратор, мо гут быть использованы для построения точных приборов. К со жалению, неясно, каких точностей можно достичь, применяя предложенные варианты, а поэтому трудно сравнить эти при боры с уже существующими.
Современные приборы, выпускаемые отечественной про мышленностью и за рубежом, обеспечивают измерения малых постоянных токов в диапазоне 10~7 —Ю- 1 5 А (при пороге чув ствительности приблизительно 1,5- Ю - 1 6 А) с погрешностью не менее (1,5—15) %.
Потребность в приборах для рассматриваемой области из мерений весьма велика и их парк в стране ежегодно увеличи вается. В связи с этим все более остро встает вопрос об обес печении единообразия их показаний, а следовательно, и о создании образцовых средств измерений, обеспечивающих по
верку и градуировку выпускаемых приборов |
в узаконенных |
|||
единицах. |
|
|
|
|
Для поверки приборов, выпускаемых серийно, необходимо |
||||
создание методов и образцовых средств |
по |
крайней |
мере в |
|
3—5 раз более точных, чем поверяемые |
приборы, |
а |
значит |
|
обеспечивающих измерение токов Ю - 7 — Ю - 1 5 |
А |
с |
погреш |
|
ностью соответственно 0,5—5%, что представляет существен ные трудности.
Вопросы создания образцовых средств измерения рассмот рены ниже.
ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ МЕР МАЛОГО ТОКА
Анализ рабочих приборов для измерения малых токов, под лежащих поверке, позволяет сформулировать следующие тре бования, которым должны отвечать образцовые меры тока:
большое внутреннее сопротивление (101 4 —101 6 Ом) и ма лая собственная емкость (единицы пикофарад);
стабильность в течение времени между двумя аттеста циями;
независимость от внешних условий: атмосферного давле ния, температуры, влажности;
длительность времени действия, необходимая для поверки измерителя тока;
погрешность воспроизведения тока ± (0,6—6) %, достаточ ная для поверки приборов, выпускаемых промышленностью; возможность давать дискретные или плавно регулируемые значения токов для поверки оцифрованных точек прибора.
96
Перечисленные требования имеют общий характер и при разработке мер того или иного типа могут быть дополнены.
Рассмотрение путей создания мер тока показывает, что в указанном диапазоне для построения мер целесообразно при менять принципы, на которых строятся генераторы малых токов.
Остановимся на принципиальных возможностях создания мер малого тока. Следует иметь в виду, что конструктивные и технологические решения мер существенно отличаются от та ковых при создании обычных источников малого тока.
По принципу построения генераторы малых токов можно разделить на две большие группы. Генераторы первой группы основаны на переносе заряда частицами и телами в каком-ли бо ограниченном воздушном и невоздушном пространстве (объеме), например а-частицы, электроны, шарики различных диаметров. Выходной ток таких генераторов определяется ин тенсивностью источника частиц, объемом пространства, в ко тором они пролетают, и напряженностью поля, присутствую щего в объеме.
К этой группе относятся генераторы тока, выполненные на -основе атомной батареи [26, 64, 106], ионизационной каме ры [128], специального диода, работающего в режиме насы щения [121], на основе переноса зарядов макроскопическими телами [21], а также резистивный источник тока [119] и ге
нератор тока на основе фотоэлемента. |
|
|
Ко второй группе относятся генераторы, в которых |
основ- |
|
|
dû |
|
иое соотношение для выходного тока |
і — —— осуществляется |
|
|
dt |
|
изменением одного из параметров, |
входящих в |
уравне |
ние (3.1).
Генераторы малых токов этой группы могут быть построе ны или на основе конденсатора постоянной емкости при ли нейно изменяющемся во времени напряжении, исходя из соот-
„dV
ношения г В ы х — С , или на основе применения линейно из-
dt
меняющейся во времени емкости при постоянном напряжении по известному соотношению
і- и ^ -
••вых — ^ |
. , • |
|
dt |
На использовании линейно изменяющегося напряжения -основан также генератор [10, 104], значение' выходного тока которого определяется как
••вых — „ |
'11 |
W |
|
'7 Зак. 1225 |
97 |
где Ci и Сг — емкости в цепи обратной связи и |
на |
выходе |
||
операционного усилителя; і\ — ток усилителя. |
|
|
||
К этой же группе можно отнести генератор тока, основан |
||||
ный на использовании пьезоэффекта |
кристалла |
кварца [52, |
||
55]. |
|
|
|
|
Рассмотрим |
несколько подробнее |
перечисленные |
генера |
|
торы с целью |
выбора наиболее целесообразных |
принципов |
||
построения на их основе мер тока, учитывая при этом приве денные выше требования к последним.
Генераторы первой группы
Генератор тока на основе атомной батареи
Принцип действия генератора основан на переносе заря да частицами какого-либо радиоактивного изотопа с электро- да-амиттера на электрод-коллектор. В результате переноса между электродами возникает разность потенциалов, а во внешней цепи появляется ток соответствующего значения.
Рис. 36. |
Вакуумная атомная |
Рис. 37. Атомная |
батарея с |
|
|
батарея: |
|
твердым диэлектриком: |
|
/ — в н е ш н и й м е т а л л и ч е с к и й э л е к т |
/ — р а д и о а к т и в н ы й |
и з о т о п ; 2 — |
||
род; 2 — |
в н у т р е н н и й э л е к т р о д ; |
3 — |
т в е р д ы й д и э л е к т р и к ; |
3 — м е т а л л и |
- и з о л я т о р ; |
4 — р а д и о а к т и в н ы й |
изо |
ч е с к и й к о л л е к т о р |
|
|
топ |
|
|
|
Атомные батареи могут иметь несколько разновидностей: вакуумные, принцип действия которых ясен из рис. 36, бата реи с твердым диэлектриком, в которых между эмиттером и коллектором проложена пластинка диэлектрика, например полистирола, прозрачного к выбранному излучению (рис. 37).
Существуют также атомные батареи, основанные на ис пользовании контактной разности потенциалов [64]. Принцип их действия заключается в создании выходного тока при пе ремещении ионов в электрическом поле, образованном кон-
98