Czteroportowe kondensatory wzorcowe o pojemności z przedziału od 1 nF do 10 uF

• Autorzy: Musioł Krzysztof , Koszarny Maciej , Kampik Marian , Rzodkiewicz Witold , Jursza Jolanta , Ziółek Adam , Zawadzki Paweł

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2022.12.13

Warianty tytułu

EN

Four-terminal-pair standard capacitors with capacitance in the range from 1 nF to 10 uF

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

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.

Słowa kluczowe

PL

komparacja impedancji; termostat; wzorzec pojemności; wzorzec rezystancji

EN

impedance comparison; thermostat; capacitance standard; resistance standard

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 98, nr 12
• Strony: 52--55
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Musioł Krzysztof

• Politechnika Śląska, Katedra Metrologii, Elektroniki i Automatyki, ul. Akademicka 10, 44-100 Gliwice

• https://orcid.org/0000-0001-5532-7463

autor

Koszarny Maciej

• Główny Urząd Miar, ul. Elektoralna 2, 00-139 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0003-1296-5769

autor

Kampik Marian

• Politechnika Śląska, Katedra Metrologii, Elektroniki i Automatyki, ul. Akademicka 10, 44-100 Gliwice

• https://orcid.org/0000-0002-4928-3684

autor

Rzodkiewicz Witold

• Główny Urząd Miar, ul. Elektoralna 2, 00-139 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0002-0072-6747

autor

Jursza Jolanta

• Główny Urząd Miar, ul. Elektoralna 2, 00-139 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0001-6236-4940

autor

Ziółek Adam

• Główny Urząd Miar, ul. Elektoralna 2, 00-139 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0001-6068-1934

autor

Zawadzki Paweł

• Główny Urząd Miar, ul. Elektoralna 2, 00-139 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0002-1302-1623

Bibliografia

• [1]. Couraud B., Vauchem R., Deleruyelle T., Kussener E., A lowcost impedance measurement method for integrated circuits, IEEE 16th International Conference on Communication Technology (ICCT), 2015, pp. 13-16
• [2]. Palethorpe B., Sumner M., Thomas D.W.P, Power system impedance measurement using a power electronic converter, Ninth International Conference on Harmonics and Quality of Power. Proceedings, 2000, pp. 208-213
• [3]. Serrano-Finetti R. E., Pallas-Areny R., Output Impedance Measurement in Power Sources and Conditioners, 2007 IEEE Instrumentation & Measurement Technology Conference IMTC 2007, 2007, pp. 1-5
• [4]. Koseoglou M., Tsioumas E., Papagiannis D., Jabbour N., Mademlis C., A Novel On-Board Electrochemical Impedance Spectroscopy System for Real-Time Battery Impedance Estimation, in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 36, no. 9, Sept. 2021, pp. 10776-10787
• [5]. Torrents J.M., Pallas-Areny R., Measurement of cement setting by impedance monitoring, IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference vol.2, 1997. pp. 1089–1093
• [6]. Snyder K. A., Ferraris C., Martys N. S., Garboczi E. J., Using Impedance Spectroscopy to Assess the Viability of the Rapid Chloride Test for Determining Concrete Conductivity, NIST Journal of Research, 105(4). 2000, pp. 497–509
• [7]. Cutkosky R. D., Four-terminal-pair networks as precision admittance and impedance standards, Commun. Electron., vol. 70, pp. 19–22, Jan. 1964
• [8]. Awan S., Kibble B., Schurr J., Coaxial Electrical Circuits for Interference-Free measurements (Electrical Measurement). Edison, NJ, USA: IET, 2010
• [9]. Callegaro L., Electrical Impedance: Principles, Measurement, and Applications, CRC Press, 1st edition, 2012
• [10]. Overney F. et al, Dual Josephson impedance bridge: towards a universal bridge for impedance metrology, Metrologia 57 065014, 2020
• [11]. Overney F., Flowers-Jacobs N.E., Jeanneret B., Rufenacht A., Fox A.E., Underwood J.M., Koffman A.D., Benz S.P, Josephson-based full digital bridge for high-accuracy impedance comparisons, Metrologia 53, 2016, 1045–1053
• [12]. Callegaro L., D'Elia V., Kampik M., Dan Bee Kim, OrtolanoM., Pourdanesh F., Ngoc Thanh Mai Tran, Experiences with a two terminal-pair digital impedance bridge, IEEE Trans. Instrum. Meas. 64, (6), 2015, 1460–1465
• [13]. Rybski R., Kontorski K., Kaczmarek J.: Cyfrowy mostek impedancji na bazie komercyjnej karty akwizycji danych Przegląd Elektrotechniczny, R. 90 NR 2/2014
• [14]. Ortolano M., Palafox L., Kucera J., Callegaro L., D’Elia V., Marzano M., Overney F., Gulmez G., An international comparison of phase angle standards between the novel impedance bridges of CMI, INRIM and METAS, Metrologia 55, 2018, pp. 499–512
• [15]. Mašláň S., Šíra M., Skalická T., Bergsten T., Four-Terminal Pair Digital Sampling Impedance Bridge up to 1MHz, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 68, no. 6, June 2019, pp. 1860-1869
• [16]. Ortolano M. et al., A Comprehensive Analysis of Error Sources in Electronic Fully Digital Impedance Bridges, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 70, 2021.pp. 1-14
• [17]. Overney F., Jeanneret B., RLC Bridge based on an Automated Synchronous Sampling System, IEEE Trans. Instrum. Meas. 60 (7), 2011, pp. 2393–2398
• [18]. Musioł K., Kampik M., Koszarny M., A new sampling based four-terminal-pair digital impedance bridge, Measurement: Sensors, Volume 18, 2021
• [19]. Bauer S. et al., A novel two-terminal-pair pulse-driven Josephson impedance bridge linking a 10 nF capacitance standard to the quantized Hall resistance, Metrologia, vol. 54, no. 2, pp. 152–160, Apr. 2017
• [20]. Overney F., Flowers-Jacobs N.E., Jeanneret B., Rufenacht A., Fox A.E., Dresselhaus P. D., Benz S. P., Dual Josephson impedance bridge: towards a universal bridge for impedancemetrology. Metrologia vol. 57, no. 6, 2020, pp. 1–17
• [21]. Overney F., Flowers-Jacobs N.E., Jeanneret B., Rufenacht A., Fox A.E., Underwood J.M., Koffman A.D., Benz S. P., Josephson-based full digital bridge for high-accuracy impedance comparison. Metrologia 53, 2016, pp. 1045-1053
• [22]. Bauer S. et al., AC Quantum Hall Resistance combined witha Four-Terminal Pair Pulse-Driven Josephson Impedance Bridge, 2020 Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM), 2020, pp. 1-2
• [23]. Bauer S. et al: A four-terminal-pair Josephson impedance bridge combined with a graphene-quantized Hall resistance, Meas. Sci. Technol., vol. 32, no.6, 2021
• [24]. Callegaro L., D’Elia V., Francone F., Serazio D., 100 mH travelling standard for the EUROMET 607 pilot intercomparison, in CPEM Tech. Dig., Ottawa, ON, Canada, Jun. 16–21, 2002, pp. 352–353
• [25]. Callegaro L., D’Elia V., Serazio D., 10-nF Capacitance Transfer Standard, IEEE Trans. Instr. Meas., Vol. 54, No. 5, pp. 1869-1872, 2005
• [26]. Dierikx E., Melcher J., Callegaro L., Final report on thesupplementary comparison EURAMET.EMS26: inductance measurements of 100 mH at 1 kHz (EURAMET project 816), Metrologia 49 (1A), January 2012
• [27]. Callegaro L., D'Elia V., Bohacek J., Four-Terminal-Pair Inductance Comparison Between INRIM and CTU, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 58, no. 1, pp. 87-93, Jan. 2009
• [28]. Callegaro L., D'Elia V., Francone F., Serazio D., 100 mH travelling standard for the EUROMET 607 pilot intercomparison, Conference Digest Conference on Precision Electromagnetic Measurements, 2002, pp. 352-353
• [29]. SIB 53 AIM QuTE final publishable JRP Report “Automated Impedance Metrology extending the quantum toolbox for electricity”, EURAMET, June 2017
• [30]. 17RPT04 VersICaL final publishable JRP Report “A versatile electrical impedance calibration laboratory based on digital impedance bridges”, EURAMET, 2020
• [31]. Kampik M., Musioł K.: Investigations of the high-performance source of digitally synthesized sinusoidal voltage for primary impedance metrology, Measurement, 2021 vol. 168 pp. 1-9
• [32]. Musioł K., Met A., Badania dynamiki i stabilności termostatu powietrznego dla wzorców impedancji, Przeglad Elektrotechniczny, 7/2013, pp. 111-115
• [33]. https://www.murata.com/en-eu/products/productdetail?partno=GRM31C5C1H104JA01%23, specification of Murata GRM31C5C1H104JA01# capacitors, dostęp: 21.07.2022
• [34]. www.foilresistors.com, Specification of Vishay HZ Series,Document Number: 63120, March 2010

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).