W artykule przeanalizowano zmodyfikowany algorytm dopasowania do sinusa (SFA), który umożliwia bezpośrednie wyznaczenie wartości składowych zespolonego stosunku napięć (CVR). Zastosowana modyfikacja polega na wykorzystaniu współczynników otrzymanych algorytmem SFA dla jednego z napięć do generacji składowych synfazowej i kwadraturowej tego napięcia. W drugim kroku algorytmu otrzymuje się wartości składowych CVR poprzez odniesienie drugiego z powyższych napięć do obliczonych składowych I oraz Q. Przedstawiono przykład wykorzystania zaproponowanej modyfikacji do wyznaczenia składowych impedancji wzorca indukcyjności własnej oraz wzorca pojemności. Wyniki analizy zostały zweryfikowane pomiarami przeprowadzonymi w układzie mostka cyfrowego z dwukanałowym digitizerem.
EN
This paper analyzes a modified sine ‑fitting algorithm (SFA) that allows direct determination of the complex voltage ratio (CVR) components. The applied modification consists in using the coefficients obtained by the SFA algorithm for one of the voltages to generate the in ‑phase and quadrature) components with this voltage. In the second step of the algorithm, the values of the CVR components are obtained by referring the second voltage to the calculated I and Q components. An example of using the proposed modification to determine the components of a self ‑inductance standard and a capacitance standard is presented. The analysis results were verified by measurements carried out in a digital bridge system with a two ‑channel digitizer.
This paper describes recent hardware and software improvements of four-terminal pair (4TP) sampling-based digital impedance bridges being developed at the Silesian University of Technology and the Central Office of Measures. These improvements are based on the use of a new dual-output coaxial multiplexer and modified software responsible for complex voltage ratio measurement. The paper presents the advantages and construction of the new multiplexer. Errors caused by multiplexer switching and cross-capacitance measurements are discussed. The new setup offers improved accuracy of impedance measurements due to the good symmetry of the circuit and averaging results from two digitizers.
This article presents a critical review and comparison of constructions and metrological properties of contemporary wideband standards for AC voltage. It focuses on selected thermal voltage converters (TVCs) used in alternating current-direct current (AC-DC) transfer voltage standards and for the most precise measurements of AC voltages up to approximately 100 MHz. These devices serve as primary AC voltage standards at National Measurement Institutes (NMIs).
PL
W artykule przedstawiono porównanie konstrukcji i właściwości metrologicznych współczesnych wzorców napięcia przemiennego pracujących w szerokim zakresie częstotliwości. Wzorce te stosowane są w transferze AC-DC, będącym obecnie najdokładniejszym sposobem wyznaczania wartości skutecznej napięcia przemiennego w paśmie częstotliwości od kilkudziesięciu kHz aż do ponad 100 MHz. Urządzenia te pełnią rolę pierwotnych wzorców napięcia przemiennego w Narodowych Instytutach Metrologicznych (NMIs) w paśmie wysokich częstotliwości.
W artykule przedstawiono obecne trendy w metrologii impedancyjnej najwyższych dokładności. Opisano rolę cyfrowych niekwantowych mostków impedancyjnych, które w ostatnim dziesięcioleciu są przedmiotem prac rozwojowych w wielu europejskich krajowych instytutach metrologicznych. Przedstawiono dwie struktury mostkowe czteroportowe (tzw. mostki generacyjne i próbkujące), które w ostatnich latach zostały wdrożone do stosowania w krajowych instytutach metrologicznych w Europie. Szczególną uwagę poświęcono cyfrowemu mostkowi impedancyjnemu, rozwijanemu obecnie w Głównym Urzędzie Miar w Warszawie. Zaprezentowano jego schemat ideowy, implementację układową, a także przedstawiono postęp prac związanych z jego doskonaleniem i wdrożeniem go w niedalekiej przyszłości do krajowego systemu miar.
EN
The article presents current trends in impedance metrology of the highest accuracy. Attention was paid to digital non-quantum impedance bridges, which have been developed in many European National Metrology Institutes over the last decade. Particular attention in the article was devoted to the digital impedance bridge currently being developed at the Central Office of Measures in Warsaw. The conceptual diagram, system implementation and the progress of work related to the development of this bridge and its implementation in the near future into the national measurement system are presented as well.
Experimental studies of commercial PXI digitizers in terms of their use in primary impedance metrology are presented in the paper. The scope of the work includes the presentation of the permutation method and presentation of new physical model of permuting capacitor device developed at Silesian University of Technology (SUT). The spread of the parameters of the capacitors used proves that the developed device can be used as a reference standard for measuring the voltage ratio. The developed permuting device was used by the authors to measure nonlinearity errors of digitizers on boards NI PXI-4462 which is commonly used in National Metrology Institutes for impedance measurement purposes. The obtained results showed the nonlinearity errors at the level 10−6 and proved possibility of comparing standards with modulus ratios of 5:1 with an uncertainty of 5∙10−6 without the need to correct digitizer nonlinearity. Moreover, the results allowed the authors to select a digitizer with the lowest nonlinearity errors that is used in digital sampling impedance bridge being currently developed at SUT.
W artykule przeanalizowano zmodyfikowany algorytm dopasowania do elipsy (EFA), który umożliwia wyznaczenie skrajnie małych wartości składowej kątowej zespolonego stosunku napięć. Zastosowana modyfikacja polega na dwukrotnym zastosowaniu EFA dla sekwencji próbek przesuniętych o tę samą wartość kąta, ale o przeciwnych znakach. Wyniki symulacji numerycznych zostały zweryfikowane pomiarami przeprowadzonymi w systemie pomiarowym, zawierającym moduł akwizycji danych NI PXI-4461.
EN
The article analyzes a modified ellipse fitting algorithm (EFA), which enables determination of extremely small values of the angular component of the complex voltage ratio. The applied modification consists in applying the EFA twice for the sequence of samples shifted by the same angle value, but with opposite signs. The results of numerical simulations were verified by measurements carried out in a measuring system containing the NI PXI-4461 data acquisition module.
W artykule przedstawiono rozwiązanie układu stabilizacji temperaturowej stosowanego w podzespołach urządzeń pomiarowych, wymagających utrzymywania stabilnej temperatury. Układ został wykorzystany w układzie kondensatorów przełączanych (UKP), przeznaczonym do badań nieliniowości indukcyjnych dzielników napięcia i układów próbkujących (samplerów), wykorzystywanych w cyfrowych komparatorach impedancji. W układzie stabilizacji zastosowano również system akumulatorowego podtrzymania napięcia zasilającego oraz układ BMS (ang. Battery Management System), służący do estymacji ilości energii zgromadzonej w akumulatorze zasilającym. Przedstawiono również problemy związane z projektowaniem elementów grzejnych, umieszczonych na laminacie z podłożem aluminiowym.
EN
The article presents a solution of the temperature stabilization system used in subassemblies of measuring devices that require maintaining a stable temperature. The circuit was used in a system of switched capacitors (UKP), designed for testing nonlinearities of inductive voltage dividers and samplers used in digital impedance comparators. The stabilization system also uses a battery voltage supplying system and a Battery Management System (BMS), used to estimate the amount of energy availablein the supply battery. Problems related to the design of heating elements placed on a laminate with an aluminum substrate are also presented.
W artykule przedstawiono prototypowy system pomiarowy przeznaczony do badań nieliniowości indukcyjnych dzielników napięcia i układów próbkujących (samplerów), stosowanych w cyfrowych komparatorach impedancji. System bazuje na układzie kondensatorów przełączanych (UKP), w którym wykorzystano wyselekcjonowane kondensatory SMD z dielektrykiem NP0 i wysokiej klasy przekaźniki mikrofalowe. UKP został zaprojektowany z wykorzystaniem programu do modelowania 3D, a części mechaniczne prototypu wykonano przy wykorzystaniu maszyn sterowanych numerycznie (CNC) oraz technologii druku 3D.
EN
The article presents a prototype measurement system intended for testing non-linearities of inductive voltage dividers and samplers used in digital impedance bridges. The system is based on switched capacitors (UTCOMP) consisting of selected SMD capacitors with NP0 dielectric and high-class microwave relays. UTCOMP was designed using a 3D modeling program, and the mechanical parts of the prototype were made using numerically controlled machines (CNC) and 3D printing technology.
W ramach współpracy Głównego Urzędu Miar (GUM) z Katedrą Metrologii, Elektroniki i Automatyki (KMEiA) Politechniki Śląskiej w Gliwicach, której celem jest rozbudowa infrastruktury pomiarowej w dziedzinie pomiarów impedancji, skonstruowano czteroportowe termostatyzowane zestawy wzorców pojemności elektrycznej o wartości z przedziału od 1 nF do 10 µF. Odtwarzana przez wzorcowy kondensator z dielektrykiem C0G/NP0 wartość pojemności elektrycznej charakteryzuje się dużą dokładnością, stabilnością i współczynnikiem strat dielektrycznych mniejszym od 6×10-5 przy częstotliwości 1 kHz. W artykule przedstawiono konstrukcję wzorców pojemności oraz zaprezentowano wyniki badań ich stabilności termicznej.
EN
Within the cooperation of the Central Office of Measures (GUM) in Poland and the Department of Measurement Science, Electronics and Control (KMEiA) of the Silesian University of Technology in Gliwice, the aim of which is to expand the measuring infrastructure in the field of impedance measurements, four-terminal-pair thermostated sets of capacitance standards with values ranging from 1 nF to 10 µF were constructed. The values of the capacitance reproduced by the developed standards with a dielectric C0G / NP0 is characterized by high accuracy and stability. Moreover, the dielectric loss factor of these standards is below 6 × 10-5 at 1 kHz. The paper presents the construction of capacitance standards and results of testing of their thermal stability.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.