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 etalon nem egyszerű precíziós alkatrész
A standardellenállás célja nem pusztán a kis kezdeti hiba, hanem a kis és modellezhető hosszú távú változás. A metrológiai konstrukció ezért az ellenállóanyag, a hordozó, a mechanikai rögzítés, a kivezetések, a hermetikus zárás és a hőátadás közös rendszere. Két azonos névleges értékű standard viselkedése nagyságrendekkel eltérhet a mechanikai feszültség, a nedvességzárás vagy a hőmérsékleti profil miatt.
Ellenállóanyagok és konstrukciók
A manganin kis hőmérsékleti együtthatója és jó hosszú távú stabilitása miatt klasszikus etalonanyag. Az Evanohm és más nikkel–króm ötvözetek nagy fajlagos ellenállást és kedvező stabilitást adhatnak. A fóliaellenállások mechanikai feszültségkompenzációval érnek el kis hőfokot, de a csomagolás és a hordozó hiszterézise továbbra is számít. A huzaltekercselés geometriája induktivitást és frekvenciafüggést is okozhat, ezért DC és AC használat nem tekinthető automatikusan azonosnak.
Hőmérsékleti karakterisztika
A hőmérsékleti viselkedés sok standardnál nem egyetlen lineáris ppm/°C értékkel írható le. A karakterisztika gyakran parabolikus: létezik egy fordulópont, amelynek közelében az elsőrendű hőfoktényező kicsi. A laboratóriumnak ismernie kell az etalon tényleges karakterisztikáját, a kalibrálási hőmérsékletet és a használati hőmérséklet mérési bizonytalanságát. A fürdő stabilitása önmagában nem elegendő, ha a standard belső hőmérséklete nem érte el az egyensúlyt.
Öregedés, relaxáció és hiszterézis
A drift oka lehet az ellenállóanyag szerkezeti relaxációja, forrasztási vagy hegesztési feszültség, nedvességdiffúzió, tömítésöregedés és ismételt hőciklus. A hőmérsékleti hiszterézis azt jelenti, hogy ugyanazon hőmérsékleten az érték függhet attól, hogy az etalon melegebb vagy hidegebb állapotból érkezett. Ezért a laboratóriumi kondicionálási útvonal és a transzport utáni pihentetés a mérési eljárás része.
Mérőáram és önmelegedés
Az etalonon disszipált P=I²R teljesítmény belső hőmérséklet-emelkedést és ellenállásváltozást okoz. A teljesítményfüggés nem mindig tisztán lineáris, mert a hőátadás függ a környezettől, a fürdő áramlásától és az etalon konstrukciójától. A kalibrálási és használati áram eltérése csak akkor megengedhető, ha a teljesítménykorrekció és annak bizonytalansága igazolt.
Szállítás és kezelés
A hordozható standardokat mechanikai ütés, tájolásváltozás és hőmérsékleti sokk érheti. A professzionális labor érkezési ellenőrzést, stabilizációs időt és referencia-csoporthoz viszonyított összehasonlítást alkalmaz. A „kalibrálás után azonnal használható” feltételezés nagy pontosságnál kockázatos.
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.