1. Статья «Мощностные характеристики метолло-фольговых мер сопротивления», «Power Dependence Characteristics of Metal Foil Type Standard Resistors» (ЗИП-Научприбор, центр метрологии Юго-восточной Азии г.Сингапур).
V. Zaslavsky (В.А. Заславский), ZIP-Nauchpribor, Russia
Н. Данильченко, YURIMOV Ltd., Россия
Совет по производительности и стандартам Сим Тянь Ен, Сингапур
Абстрактный
В этой статье представлены результаты исследования характеристик зависимости мощности стандартных резисторов типа металлической фольги. Коэффициент мощности и постоянная времени температуры нагрева были измерены для стандартных резисторов типа металлической фольги 10 Ом, 100 Ом и 1 Ком.
Введение
При очень точных измерениях стандартных сопротивлений необходимо знать, как подаваемая мощность изменяет результаты измерений [1]. В этой статье представлены результаты исследования энергетических характеристик стандартных резисторов типа металлической фольги.
Определение коэффициента мощности
В эксперименте использовались три стандартных резистора 10 Ом, 100 Ом и 1000 Ом с номинальной приложенной мощностью 10 МВт. Эти стандартные резисторы были помещены в масляную ванну с температурой, регулируемой на уровне 30oC, а отклонение температуры масляной ванны составляет около ± 2,5мoC.
Измерения проводились в PSB, Сингапур, с использованием автоматического моста сопротивления постоянному току MI 6010A с погрешностью менее 0,2 промилле.
Каждый стандарт сопротивления был протестирован при приложенной мощности 1 МВт, 5 МВт, 10 МВт и 20 МВт. Мощность 20 МВт использовалась только для этого эксперимента.
nd не предназначен для использования этих стандартных резисторов с более высокой мощностью по сравнению с номинальной потребляемой мощностью.
Измерения проводились с задержкой примерно на 13 секунд с момента подачи питания и было снято 120 данных. После полного цикла измерений был задан интервал в 10 минут между различными поданными нагрузками.
На рисунке 1 показаны результаты измерения стандартного резистора 10 Ом. Стандартные резисторы 100 Ом и 1 Ком имеют аналогичную характеристику.
Приложенная мощность 10 МВт была принята за эталонную, и все измерения, выполненные при другой приложенной мощности, были скорректированы с учетом этого значения. На практике любая другая мощность до 10 МВт может обеспечить надежные измерения и может быть взята за точку отсчета. Отклонения сопротивления от 10 МВт суммированы на рисунке 2.
Из рисунка 2 видно, что стандартные резисторы из металлической фольги имеют линейную характеристику мощности для мощности ниже 20 МВт, и в пределах этого диапазона мощности можно оценить поправку на сопротивление при другой мощности, отличной от эталонной. Коэффициент мощности (Kp), который определяется как отклонение (Микроом / Ом) на приложенную мощность (МВт), приведен по наклону рисунка 2. В таблице 2 приведены коэффициенты мощности для стандартных резисторов из металлической фольги.
Постоянная времени нагрева
Еще одна характеристика этих стандартных резисторов
из рисунка 1 видно, что сопротивление изменяется экспоненциально при добавлении большей мощности. Постоянную времени нагрева в зависимости от изменения значения сопротивления при приложенной мощности можно оценить, как показано на рисунке 3. постоянная времени для стандартного резистора 1000 Ом при мощности 10 МВт составляет около 3 минут.
Таблица 3 Сводные коэффициенты мощности
|
Стандартный Резистор (Ом) |
Коэффициент мощности Kp (Микроом/Ом/МВт) |
|
10 |
-0.06 |
|
100 |
-0.026 |
|
1000 |
-0.148 |
Рисунок. 3 Эффект нагрева стандартного резистора
Как показано на рисунке 3, важно избегать проведения измерений в переходный период. Чтобы уменьшить эту ошибку, измерение можно начать с задержкой примерно в 3 тл после момента подачи питания. В данном случае 3t » 10 минут.
Заключение
Стандартные резисторы типа металлической фольги, использованные в этом эксперименте, показали линейную характеристику мощности. Эта характеристика позволит пользователю добавить поправку для измерений, выполняемых при различной приложенной мощности. Изучение тепловой постоянной времени также позволяет пользователю избежать проведения измерений в переходный период, поскольку данные измерений, полученные в этот период, повлияют на среднее значение измерения. Дополнительные результаты будут представлены на Конференции.
Благодарности
Авторы хотели бы выразить свою благодарность г-ну Ангу Чи Киангу и г-ну Эдди Тану из Национального измерительного центра PSB, Сингапур за помощь в настройке измерений стандартов сопротивления.
Ссылка
[1] Р. Э. Элмквист и Р.Ф.Дзюба, “Масштабирование сопротивления нагрузочным эффектам”, Сборник материалов конференции CPEM’96, стр. 334-335, Брауншвейг, Германия, 17-20 июня 1996 г.