10 V DC kalibrálás teljes mérési bizonytalansági modellje

Ez a fejezet a DC feszültségkalibrálás laboratóriumi megvalósítását nem kezelési útmutatóként, hanem mérési rendszerként tárgyalja. A cél a fizikai hatások, a mérési modell és az ISO/IEC 17025 szerinti bizonyítékok összekapcsolása.

A mérési egyenlet

Egy DMM 10 V pontján a kijelzési hiba felírható e = I − (Vref + δdrift + δload + δtemp + δemf), ahol I a kijelzés, Vref a referencia tanúsított értéke, a δ tagok pedig a szükséges korrekciók. Ha valamely korrekciót nullának veszünk, annak bizonytalanságát akkor is szerepeltetni kell.

Referencia kalibrálási bizonytalansága

A bizonyítványon közölt kiterjesztett bizonytalanságot a megadott k tényezővel standard bizonytalansággá kell alakítani. Ha az érték és a korrekció ugyanabból a kalibrálásból származik, a komponensek közötti korrelációt nem szabad önkényesen figyelmen kívül hagyni.

Drift a kalibrálások között

A drift becsülhető két vagy több kalibrálási eredményből. Lineáris korrekció esetén a maradék szórás, a trendparaméter bizonytalansága és a jövőbeli extrapoláció ideje is számít. Adathiány esetén a teljes megengedett driftből téglalap-eloszlású komponens képezhető, de ez gyakran túl konzervatív.

Rövid távú stabilitás és ismételhetőség

A referencia és a DMM időbeli ingadozását a mérési sor standard szórása jellemzi, de csak akkor, ha a sor reprezentálja a tényleges mérési időt. Korrelált minták esetén az s/√n képlet alulbecsülhet; blokkátlag, Allan-eltérés vagy hosszabb mintavétel lehet indokolt.

Terhelési hatás

A referencia kimeneti ellenállása és a DMM bemeneti ellenállása feszültségosztást okoz. 10 V tartományban a DMM bemenete lehet 10 MΩ vagy nagyobb. A korrekció és annak bizonytalansága a tényleges impedanciákból vagy kísérleti terhelésvizsgálatból adódik.

Termoelektromos és csatlakozási hatás

Polaritásváltással csökkenthető az állandó ofszet, de a váltás közbeni drift, az aszimmetrikus settling és a kapcsolórelék termofeszültsége maradhat. A komponens alapja lehet a pozitív és negatív eredmények konzisztenciája, ismételt nullmérés és csatlakozási kísérlet.

Felbontás és kvantálás

Digitális kijelzésnél a kvantálási bizonytalanság gyakran a legkisebb digit fél szélességéből, téglalap-eloszlással számítható. Ha a kijelzés zajosan vált több számjegyen, az ismételhetőség már tartalmazhatja ezt a hatást; a kettős beszámítást kerülni kell.

Példaköltségvetés

Egy nagy pontosságú 10 V mérés szemléltető standard komponensei lehetnek: referencia 0,18 µV; drift 0,12 µV; ismételhetőség 0,08 µV; termofeszültség 0,10 µV; terhelés 0,03 µV; felbontás 0,03 µV. Függetlenséget feltételezve az eredő körülbelül 0,26 µV, k=2 mellett 0,52 µV, vagy 0,052 µV/V.

Érzékenységi együtthatók és korreláció

Additív modellben az érzékenységi együtthatók többnyire ±1. Osztóhálózatnál vagy aránymérésnél azonban nemlineáris modell és korrelált bemenetek jelenhetnek meg. A költségvetésnek a tényleges mérési egyenletből kell következnie, nem egy általános sablonból.

Validálás

A modellt kontrollméréssel, másik referenciaútvonallal, polaritásváltással és laboratóriumközi összehasonlítással lehet igazolni. A matematikailag helyes táblázat még nem bizonyítja, hogy minden jelentős fizikai hatást figyelembe vettünk.