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.
A shunt mint áram–feszültség átalakító
A shunt az áramot arányos feszültséggé alakítja. Ideális esetben U=I·R, de a valóságban R függ a hőmérséklettől, teljesítménytől, árameloszlástól, csatlakozásoktól és időtől. A shunt kalibrálása ezért nem pusztán egy ellenállásérték meghatározása, hanem egy adott terhelési és geometriai állapot karakterizálása.
Konstrukció és árameloszlás
A nagyáramú shuntök gyakran nagy keresztmetszetű rézcsatlakozókból és kis hőfokú ellenállóelemből állnak. A csatlakozási felületek és a vezetők geometriája meghatározza az árameloszlást. Aszimmetrikus betáplálás vagy eltérő csavarmeghúzás lokális melegedést és potenciáleltolódást okozhat.
Kelvin-csatlakozás és sense pontok
A feszültséget külön sense terminálokon kell mérni. A bizonyítványban rögzíteni kell a terminálokat, tájolást és szükség esetén a meghúzási nyomatékot. A sense kábelek hővezetése és anyagpárjai termoelektromos hibát vihetnek a mikrovolt-szintű jelbe.
Teljesítménykoefficiens és hőidőállandó
A shunt értéke a disszipált teljesítménnyel változik. A terhelési lépcső után az érték percekig vagy akár hosszabb ideig közelíthet az egyensúlyhoz. A kalibrálásnak meghatározott áramon, terhelési idővel és leolvasási ablakkal kell történnie. Rövid impulzusos és folyamatos terhelés nem tekinthető ekvivalensnek.
Burden voltage és compliance
Amikor egy ampermérőt shunttel kalibrálunk, az ampermérő bemeneti feszültségesése — burden voltage — csökkentheti a forrás compliance tartalékát és megváltoztathatja a tényleges áramot. A shunt maga is feszültségesést okoz. A forrásnak a teljes kör ellenállásán a kívánt áramot stabilan kell fenntartania.
Drift és közbenső ellenőrzés
A nagy hőterhelés mechanikai és anyagszerkezeti változást okozhat. A referencia-shuntöket több áramon érdemes ellenőrizni, mert az alacsony áramú ellenállásérték stabilitása nem bizonyítja a névleges terhelésen fennálló teljesítményfüggés változatlanságát.
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.