معايرة الجهد
الجهد المستمر أدق كمية كهربائية تُحقَّق بفضل تأثير جوزيفسون. ويمكن معايرة مقياس متعدد مخبري جيد مقابل مرجع في دقائق، لكن الجهود الحرارية والتحميل والضجيج قد تخفي ميكروفولتات.
الأجهزة والدقة النموذجية
| الجهاز | المدى النموذجي | الدقة النموذجية | أين يُستخدم |
|---|---|---|---|
| مقياس متعدد محمول، 3½ إلى 4½ خانة | 100 mV to 1000 V | ±(0.05 إلى 0.5 % من القراءة + عدّات) | الخدمة العامة والعمل الميداني |
| مقياس متعدد مخبري 6½ خانة | 100 mV to 1000 V | نحو 30 إلى 50 ppm من القراءة على مدى 10 V | مختبرات المعايرة، اختبار الإنتاج |
| مقياس متعدد 8½ خانة أو مقياس مرجعي | 100 mV to 1000 V | بضعة ppm إلى 10 ppm من القراءة عند 10 V | معيار نقل بين المختبرات |
| معايِر متعدد الوظائف | من ميكروفولت إلى 1000 V | ±(0.002 إلى 0.01 % من الخرج) | يعاير الأجهزة المحمولة والمخبرية |
| مرجع جهد زينر (1.018 V، 10 V) | 1 to 10 V | استقرار بضعة ppm في السنة | معيار عملي، معيار نقل |
| معيار جهد جوزيفسون | مصفوفات حتى 10 V | أجزاء من 10⁹ | المعاهد الوطنية وأفضل المختبرات |
كلما زادت الخانات زادت أهمية البيئة. أرقام الدقة هي نطاقات نموذجية لمساعدتك على المقارنة بين الأجهزة. استخدم دائماً مواصفات الجهاز الذي أمامك.
معايير مرجعية وقابلية التتبع
- معيار جهد جوزيفسون. وصلة فائقة التوصيل تحت إشعاع ميكروي تعطي درجات جهد f/KJ، حيث KJ = 483 597.9 GHz/V (قيمة اصطلاحية، مضبوطة الآن في SI عبر h وe).
- مراجع زينر. تحافظ دايودات زينر المستقرة حرارياً على 10 V أو 1.018 V ضمن بضعة ppm سنوياً. وتُنقل بين المختبرات وتُفحص مقابل أنظمة جوزيفسون.
- المعايِرات والمقاييس المتعددة. المعايِر متعدد الوظائف أو المقياس المتعدد المرجعي هو المعيار العملي المعتاد، مع شهادة وعدم يقين معلن.
- نظام الجودة. ISO/IEC 17025، مجال يشمل الجهد المستمر مع المدى وعدم اليقين.
كيف تتم المعايرة
إجراء نموذجي
- سخّن الجهاز قيد المعايرة والمرجع للمدة المذكورة في الدليل، غالباً من 30 دقيقة إلى ساعتين.
- اعمل قصراً على المدخلين واقرأ إزاحة الصفر، أو صفّرها إن كان للجهاز وظيفة إزاحة.
- وصّل بأسلاك مدرّعة منخفضة القوة الدافعة الحرارية، وأبعد التوصيلات عن التيارات الهوائية.
- افحص كل مدى عند الصفر وحوالي 10 % و50 % و90 إلى 100 % من التدريج الكامل، في القطبيتين.
- استخدم زمن التكامل الذي تفترضه ورقة البيانات (مثلاً 100 دورة تيار للشبكة لأفضل دقة).
- خذ متوسط عدة قراءات، وسجّل الحرارة والرطوبة، وقارن بالمواصفة.
- اضبط فقط إذا كانت قيمة ما قبل الضبط خارج الحد، ثم سجّل قراءات ما بعد الضبط.
أين تقع الأخطاء
- القوى الدافعة الحرارية. تولّد وصلات المعادن المختلفة نحو 0.2 إلى 40 µV لكل °C من فرق الحرارة، وهو خطأ كبير على مدى 100 mV.
- التحميل. مدخل 10 MΩ يسحب مصدراً ذا مقاومة خرج عالية. تحقق من خطأ التحميل قبل قبول القراءة.
- حلقات الأرضي والضجيج. يظهر التقاط الشبكة كضجيج في أدنى المدايات. استخدم الحماية (guarding) والتأريض النجمي.
- تسخين قصير. جهاز لا يزال ينجرف يبدو أسوأ مما هو عليه.
- جهود خطرة. فوق 50 V استخدم أسلاك سلامة واتبع إجراءات العزل (lockout).
ما يدخل في ميزانية عدم اليقين
- عدم يقين المعيار المرجعي وانجرافه منذ آخر معايرة.
- الدقة التمييزية والضجيج وقابلية التكرار للجهاز قيد المعايرة.
- القوى الدافعة الحرارية والإزاحات في التوصيلات.
- خطأ التحميل بسبب مقاومة المدخل المحدودة.
- معامل الحرارة إذا كانت الغرفة خارج النطاق المحدد.
اجمع المساهمات كما في حاسبة ميزانية عدم اليقين، ثم قرّر القبول أو الرفض بنطاق حماية كما هو موضح في صفحة الحاسبات.
الحاسبات
كل شيء يعمل في متصفحك. لا يُرسل أي شيء تكتبه إلى أي مكان.