Методика калибровки мультиметров

[Mickle]

Выложил в профильной теме http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php? ... 2#p3534432 архив с чуть доработанным USB-GPIB адаптером и проги для сбора данных. Правда картинки красивые рисовать всё равно вручную

[bsw_m]

Спасибо!
Т.е. по сути наименее шумные получаются ADVANTEST и Solartron (с опорой на LTZ).

Что мне стало интересно, то это сравнение шумов Solartron с разными опорами (в свете исследования моих В7-54/2)

[SIM31]

А есть интересно источник напряжения без шумов? Шумит любой полупроводник и даже резистор... Аккумулятор может только (нормальный элемент).

[bsw_m]

Химически источник тоже имеет шумы (в том числе и нормальный элемент). И если мне не изменяет память, то в данной теме приводилась табличка шумов различных химических источников.

[serg-el]

Эта?

[SIM31]

Химический источник напряжения имеет шум как у короткозамкнутых щупов получается, нулевой можно сказать. Наверное можно это как-то применить в источнике образцового напряжения. С химического источника брать выходное напряжения и заряжать/разряжать его сравнивая с образцовыми ИОН. Так можно минимальные шумы получить, но вопросы к стабильности такого монстра.

[serg-el]

Абсолютно никакой стабильности не будет.
У свинцовых аккумуляторов напряжение в конце заряда 14,4 В, которое потом падает до собственного ЭДС 12,7 В.
И потом идёт саморазряд.
Стабильнее в этом случае литиевые батарейки, литиевые аккумуляторы, никель-кадмиевые аккумуляторы в середине цикла разряда.
При этом надо непрерывно сравнивать напряжение с опорным, сильно не нагружать источник, и ещё термостатировать его.
Овчинка не стоит выделки.
Имхо.

[SIM31]

Напряжение точное можно поддерживать заряжая-разряжая аккумулятор, там микротоки какие-то будут. Как вариант просто измерять напряжение, каждую минуту проводить калибровку и пользоваться тем напряжением, что есть. Сложный процесс получается, но зато подручным средствами нулевой шум получается, если кому-то понадобится. Может для оцифровки сигналов будет нужно кому-то.

[MegaVolt1976]

[uquote="Mickle",url="/forum/viewtopic.php?p=3274744#p3274744"]Несколько страниц назад (которые, к слову, я искал целых два вечера) уважаемый adver запостил описание и фотографию прототипа 10 вольтового ИОН на базе LM399 и PWM делителя, заменяющего труднодоступные и дорогие прецизионные резисторы:
http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php? ... 4#p3112844
http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php? ... 0#p3113890
Честно скажу, зная, как устроены промышленные программируемые калибраторы и меры с PWM, я поначалу скептически отнёсся к такой идее. Равно как и к попыткам на любительском уровне повторить подобные конструкции. Для оценки масштаба и трудоёмкости приведу пару фотографий с родственного ресурса. Это всего лишь однозначные меры с номиналом 10 В:
......
.....
.....[/uquote]

К сожалению поздно увидел этот пост. И в нём не видно ни одной картинки Может есть возможность перевыложить их? Заранее благодарен.

[Mickle]

В формате PDF: https://drive.google.com/open?id=1XhCqX ... fkH2TjXbos

[Mickle]

Решил на Новый год вдохнуть новую жизнь в 4-х стабилитронный ИОН, так никому/нигде не пригодившийся и сгоряча разобранный по винтикам страницей ранее
В качестве опорного элемента снял с испытательного стенда один из LM399H, отработавший уже 1 год 3 мес. и показавший лучшую долговременную стабильность, ограниченную дрейфом около 2 ppm. Проточил алюминиевый корпус нагревателя, заново намотал манганином его обмотку и по посадке с натягом вставил внутрь LM399H. Т.о. термостатирование получилось двухконтурным и внешний термостат играет роль "разгрузочного" для термостата, встроенного в LM. (Уж не знаю, прав ли Bob Dobkin, но не пропадать же термостату ).



Как показали ранее проведённые тесты, использованные мной 2С108С крайне нестабильно вели себя при резких перепадах температуры. Особенно после отрицательных температур гистерезис достигал 10 ppm и более. Так что первое, что я сделал с новопостроенным ИОН, продержал его 5 часов при -15°С, а затем 5 часов при +40°С. И... никакого гистерезиса не обнаружил. Вот так-то.

Впрочем, для 2-х из 4-х супермалощумящих стабилитронов местечко тоже приготовлено:



Это обычный самоповеряемый однопредельный ИКН с ультралинейной характеристикой - упрощённый аналог В1-19 и т.п. В режиме калибровки он может выдавать на выходные клеммы падения напряжения на каждом из 13 одинаковых по номиналу резисторов. Измеренные внешним вольтметром напряжения заносятся в таблицу. Затем ИКН переключается в рабочий режим и на выходе устанавливается напряжение, равное сумме падений напряжения на выбранной цепочке резисторов, т.е. от 0 до 13 В. Этого достаточно, чтобы рассчитать интегральную нелинейность испытуемого вольтметра с неопределённостью до 0,1 ppm.
В отличие от В1-19, Н4-8, К6-10МО, Н4-12МО и H4-23МО, в схеме минимум компонентов. Исключены не требующиеся для работы прибора потенциометры или ЦАП подстройки выходного напряжения. Специальные роторные переключатели с ламельными контактами заменены на сигнальные поляризованные реле NEC EB2-5SNW. Реле предварительно испытывались на нескомпенсированную термоЭДС:



Периодическая подача 5 В импульсов на обмотку реле приводит к смещению нуля в 1-3 нВ, что не выходит за рамки вариации, обусловленной прочими случайными факторами:



Преднамеренный перевод реле в аварийный режим, когда ток в обмотке течёт постоянно, вызывает намного большую величину термоЭДС, но и она ограничивается всего 300 нВ:



Конечно это только эскиз, концепт, и вряд ли он когда-нибудь появится "в железе". Но работать должен.

[MegaVolt1976]

На счёт малошумящего усилителя. Основной сложностью как я смотрю является входной фильтр. Отбор супер конденсаторов с малой утечкой и большой ёмкостью та ещё задача. Да и исполнение не особо технологично.

Почему бы не пойти чуть по другому пути?

Было ФНЧ-УСИЛИТЕЛЬ

А сделать УСИЛИТЕЛЬ-АЦП_ЦИФРОВОЙ_ФНЧ

Причём при хорошему коэффициенте усиления цифровать можно практически чем угодно. Например аудиокарточкой. А уж в цифре обрезать лишнюю полосу вообще не проблема.

[bsw_m]

Конденсатор там нужен, чтобы отсечь постоянную составляющую.

[0xFF]

НЭ знала баба горяъ, купыла баба порося. Точнее не баба а я, и не порося а Phillips PM 2534.
Абсолютно рабочий, со стикером 2015 года калибровки и даже почти новая батарейка.
На кой ляд? ну решил попробовать, я знал что как бы ерунда, было интересно насколько ...

1. Любопытно, кто-нибуть из присутствующих данное устройство имеет ?
2. Замена ИОН на что нибудь более серьезное имеет смысл, или мертвому припарки ? (В смысле: там и так все сбалансировано на уровне - и так сойдет... )

[Mickle]

1. У меня был до недавнего времени.
2. Не имеет. Зато имеет смысл проверить, перенастроен ли он на 50 Гц сеть, корректно ли выполнена процедура "ADC adjustment" согласно п.5.2. сервисного руководства и выполнены ли все "hardware modifications", перечисление которых занимает 10 страниц.
Мультиметр этот имеет АЦП двухтактного интегрирования с динамическим диапазоном 4 десятичных разряда. Условные 5-й и 6-й разряды получаются за счёт dithering-а с окном соответственно 10 и 100 отсчётов.

[MegaVolt1976]

[uquote="bsw_m",url="/forum/viewtopic.php?p=3539892#p3539892"]Конденсатор там нужен, чтобы отсечь постоянную составляющую.[/uquote]
Постоянная составляющая тоже отлично отсекается в цифре.

[0xFF]

Нда ... Я сервис книжку быстро пробежал, заметил работу на 6 разрядов, но не заметил что на 5 тожесамое ...
Пока заменим конденсаторы по питанию, надеюсь меньше шума будет. И вторая проблема это ТКС где то 15 ppm\C - это весело. Я просто не доверяю простому зенер диоду с точки зрения температуры. Поэтому были мысли воткнуть LT1021-5 + инвертер, или собрать на AD588. (LT предпочтительней, там у меня процесс термокоррекции отработан, можно попробовать) ( или просто подобрать ток через диод по точнее, с точки зрения температуры ? )

Ну в общем куплен по цене китайского мультиметра - и показывает на столько - же ...

[bsw_m]

[uquote="MegaVolt1976",url="/forum/viewtopic.php?p=3540372#p3540372"][uquote="bsw_m",url="/forum/viewtopic.php?p=3539892#p3539892"]Конденсатор там нужен, чтобы отсечь постоянную составляющую.[/uquote]
Постоянная составляющая тоже отлично отсекается в цифре.[/uquote]

Вы почему-то упустили из виду коэффициент усиления усилителя(около 10000) и входные напряжения.
Если обмерять шумы, скажем стабилитрона 2С191, то на выходе усилителя у нас должно присутствовать напряжение в 91000В, которого естественно не будет - усилитель будет находиться в глубоком насыщении.
Далее, если предположить КУ=1, то наш АЦП, для уверенного измерения шумов в 1мкВ, при входной постоянной составляющей, скажем до 20В, должен иметь динамический диапазон под 150дБ, сомневаюсь, что создать такой АЦП просто. Поэтому и нужна возня с этой входной емкостью.
А вот после такого усилителя, как описан в этой теме уже можно поставить АЦП и использовать математику.

[0xFF]

Я кстати пробовал без конденсатора вначале, те 1-ый каскад ку-1 по постоянке ку-200 по переменному, и затем разделительный конденсатор, и еще пара усилителей ( я надеюсь все понятно ... ) Идея что усиливая шумы первым каскадом, значительно снижались требования к разделительному конденсатору. Все это работало, но насколько прецизионно сказать невозможно. Т.к. даже входной сигнал с симулировал с генератора делителем 50Ком: 2ом. И операцонники я использовал NJM (как подтверждения концепции) а там у них самих шумы ойой.

[YellowColor]

Некоторое время назад заимел В7-39. Уважаемый bsw_m оказал, скажем так, первую помощь - младший разряд был нестабилен до плюс-минус 10 емр.

Недавно дошли до него руки. Снял крышки, продул сжатым воздухом (ух и сколько же там было грязи), почистил разъемы и контактные площадки на вынимающихся платах. Внутри гермоблока тоже почистил разъемы (тоже были окислены, хоть и в меньшей степени, чем таковые вне него).

К чему это привело? Шум уменьшился. При включении шум в 0-1емр, далее в течение 20-30 минут показания увеличиваются до +15емр с шумом в 1-2 емр. После этого вроде останавливается. Автокалибровка убирает это смещение до 0, начиная процесс сначала.
Вход замкнут проводом в ПВХ изоляции с более-менее приличными на вид штекерами, металл похож на латунь, длина провода - сантиметров 20. Режим Hy (двухпроводной).

Вопрос в принципе напрашивается сам собой - что там может так с течением времени "подтекать"? Для меня пока что понятно только то, что это "что-то" находится внутри "петли" автокалибровки. Подумываю на электролиты, куда ж без этого, однако К50-29 вроде как должны быть надежными.

Схема этого В7-39 есть на jais, однако качество...

P.S. насчет замены родных индикаторов, ибо инфы на этот счет маловато. Индикаторы GNS-3011HS-11 встают на место родных 3ЛС324Б1 без необходимости установки перемычек и/или разрезания дорожек. Яркость выше, поэтому можно увеличить номинал гасящего резистора, однако я забил и оставил как есть. Конкретно в В7-39 обошлось не то что без перемычек - без перепаек: разработчики видимо работали с прицелом на будущее и установили индикаторы в панельки .