Ipari metrológiai tudásplatform
AC feszültségkalibrálási mesterkurzus · Szakértői · 34 perc

Frekvenciafüggő AC hibák 1 kHz és 1 MHz között

Kábelkapacitás, impedanciaillesztés, erősítő-sávszélesség, skin-hatás, reflexió és csatlakozási sík a nagyfrekvenciás AC kalibrálásban.

A fejezet az AC mérőrendszert egységes, frekvenciafüggő metrológiai láncként kezeli, nem csupán műszerbeállítások sorozataként.

A nagyfrekvenciás tartomány metrológiai fordulata

1 kHz felett a mérőrendszer már nem koncentrált paraméterű, ideális összeköttetésként viselkedik. A forrás kimeneti impedanciája, a kábel elosztott kapacitása és induktivitása, a csatlakozók átmeneti impedanciája, valamint a DUT bemeneti hálózata együtt határozza meg a kapocsponton létrejövő feszültséget. Emiatt a „kalibrátor beállított értéke” és a DUT csatlakozóján mérhető érték közötti különbség frekvenciával gyorsan nőhet.

1–10 kHz: a szélessávú tartomány kezdete

Ebben a sávban jellemzően a DMM AC előfokának frekvenciamenete, a kalibrátor erősítőjének amplitúdó-szabályozása és a kábel kapacitív terhelése dominál. A mérési pontokat nem elegendő egyetlen 1 kHz-es ponttal reprezentálni: a tartomány felső és alsó részén, valamint a belső szűrők vagy tartományváltások közelében külön igazolás szükséges.

10–100 kHz: kábel és bemenet mint közös hálózat

A koaxiális kábel kapacitása a forrás kimeneti impedanciájával aluláteresztő hálózatot alkot. A DUT bemeneti impedanciája gyakran nem tisztán ohmos, ezért a névleges 10 MΩ önmagában nem elégséges adat. A fázisszög és a kapacitív komponens ismerete nélkül a terhelési korrekció csak becslés marad.

100 kHz–1 MHz: elosztott paraméterek és reflexió

A hullámhossz még lényegesen nagyobb lehet a laboratóriumi kábelnél, de a csatlakozók, T-idomok, adapterek és nyitott leágazások már mérhető reflexiót és rezonanciát okozhatnak. A BNC csatlakozók névleges impedanciája, az adapterlánc és a kábel mechanikai állapota a reprodukálhatóság része.

Csatlakozási sík és referenciahely

Az eljárásnak meg kell határoznia, hol értelmezi a feszültséget: a kalibrátor aljzatán, a kábel végén vagy a DUT bemenetén. Ha a referencia és a DUT nem azonos síkon csatlakozik, a köztes hálózatot karakterizálni vagy a bizonytalanságban figyelembe venni kell.

Mérési stratégia és ellenőrzőpontok

Rövid, dokumentált kábel; minimális adapter; egységes csatlakozási nyomaték; kontrollpont visszamérése; valamint frekvenciasöprésből származó görbe sokkal több információt ad, mint néhány elszigetelt pont. A tartományvégeket és a specifikáció töréspontjait külön kell kezelni.

Bizonytalansági következmények

A referencia amplitúdója mellett külön komponens lehet a frekvenciamenet, kábelkorrekció, csatlakozó-ismételhetőség, terhelés, reflexió, DUT sávszélesség és a frekvencia bizonytalansága. Ezek egy része korrelált, ezért a pontonként független, egyszerű négyzetes összegzés torzíthatja a teljes görbe értékelését.

Laboratóriumi tapasztalat

100 kHz felett egy látszólag jelentéktelen T-adapter vagy fél méterrel hosszabb kábel nagyobb eltérést okozhat, mint a kalibrátor éves specifikációja.