A fejezet a mérési feladatot fizikai rendszerként tárgyalja. A cél az etalon, a kapcsolás, a környezet, az időfüggő hatások és az ISO/IEC 17025 szerinti bizonyítékok egyetlen konzisztens modellbe rendezése.
Az amper definíciója és gyakorlati megvalósítása
Az amper SI-definíciója az elemi töltés rögzített értékén alapul. A laboratóriumi áram azonban rendszerint nem egyedi elektronok számlálásával valósul meg, hanem pontos feszültség és ellenállás hányadosaként, I=V/R összefüggéssel. A Josephson-feszültség és kvantum Hall-ellenállás így közvetetten a DC áram legfontosabb metrológiai alapja.
Shunt-alapú megvalósítás
Az áramot stabil forrás vezeti egy ismert ellenállású shuntön, a rajta eső feszültséget referencia-voltmérő méri. A mérési modellben a shunt értéke, hőmérséklete, teljesítményfüggése, a feszültségmérő és a forrás stabilitása egyaránt szerepel. Kis áramnál nagyobb ellenállás, nagy áramnál kis ellenállás szükséges, ezért a tartományok metrológiai problémái eltérnek.
Transzkonduktancia-erősítők
A multifunkciós kalibrátorok nagyobb áramtartományai gyakran transzkonduktancia-erősítővel működnek: a bemeneti referenciafeszültség szabályozott kimeneti árammá alakul. A visszacsatolásban elhelyezett shunt és erősítő linearitása, compliance feszültsége, hőterhelése és stabilitása határozza meg a kimenetet.
Kisáramú metrológia
Mikroampere és nanoampere tartományban a szivárgóáram, a kábelek triboelektromos zaja, a páratartalom és a bemeneti bias áram dominálhat. A guard, megfelelő szigetelőanyagok, alacsony zajú kábelek és hosszú settling idő szükséges. A nullkorrekció csak az additív ofszetet kezeli, a feszültségfüggő szivárgást nem.
Nagyáramú metrológia
Tíz- és százamperes tartományban a hőmérséklet, csatlakozási ellenállás, mágneses tér és vezetőgeometria válik kritikussá. A shunt teljesítménye több tíz vagy száz watt lehet, ezért a hőállapot és a terhelési idő definiálása nélkül az „áramérték” nem reprodukálható.
Akkreditált lánc és CMC
A laboratóriumnak tartományonként kell bemutatnia a megfelelő etalonláncot és bizonytalansági modellt. Nem indokolt egyetlen relatív specifikációt az egész áramtartományra kiterjeszteni. A kisáramú és nagyáramú CMC mögött eltérő eszközök, környezeti kontrollok és validálási bizonyítékok állnak.
A gyártói pontossági specifikáció csak egy információforrás. Az érvényes kalibrálási eredményhez a tényleges mérési konfiguráció, a referencia használati állapota és a kritikus befolyásoló mennyiségek dokumentált kontrollja szükséges.