Первичный эталон переменного напряжения

Электричество и магнетизм

Государственные первичные эталоны (ГПЭ), государственные первичные специальные эталоны (ГПСЭ) ВНИИМ им. Д.И. Менделеева

Электричество и магнетизм (Electricity and Magnetism — EM)

ГЭТ12-2011 ГПЭ единиц магнитной индукции, магнитного потока, магнитного момента и градиента магнитной индукции

ГЭТ14-2014 ГПЭ единицы электрического сопротивления

ГЭТ15-79 ГПЭ единицы индуктивности

ГЭТ25-79 ГПЭ единицы электрической ёмкости

ГЭТ143-85 ГПЭ единицы угла потерь

ГЭТ153-2012 ГПЭ единицы электрической мощности в диапазоне частот от 1 до 2500 Гц

ГЭТ4-91 Государственный первичный эталон единицы силы постоянного электрического тока

Структурное подразделение ВНИИМ: НИЛ 2201

Годы создания: 1968 — 1991 Дата утверждения: 12.09.1991 Современный ГЭТ4 состоит из двух комплексов: комплекса для воспроизведения силы постоянного тока методами электрометрии в диапазоне от 1·10 -16 до 1·10 -9 А (учёный хранитель — к.т.н. Павлов О.М.) комплекса для воспроизведения силы постоянного тока с использованием квантовых эталонов (вольта и ома) в диапазоне 1 мА; 1 А (учёный хранитель — д.т.н., доцент Катков А.С.) В основу работы эталона положены методы, при которых воспроизведение силы тока связано с измерениями постоянного напряжения, сопротивления и ёмкости с использованием значений фундаментальных физических констант, квантовых эффектов Джозефсона и Холла.

• многозначная мера постоянного тока для значений 1·10 -3 А и 1 А, включающая меру напряжения, меры электрического сопротивления и регулируемые источники тока;
• многозначная мера постоянного тока для диапазона 1·10 -16 — 1·10 -9 А, включающая набор мер постоянной ёмкости, интегратор, измерительный блок с частотомером, цифровым вольтметром и компаратором.

Основные метрологические характеристики

Номинальные значения, диапазон	1А; 1·10 -3 А; 1·10 -16 — 1·10 -9 А
СКО	5·10 -8 ; 2·10 -4 — 1·10 -2
Неисключенная систематическая погрешность (НСП)	2·10 -7 ; 5·10 -4 — 2,5·10 -2
Неопределённость стандартная	по типу А — при номинальных значениях силы тока 1 мА и 1 А: 5·10 -8 — в диапазоне 1·10 -16 — 1·10 -9 А: 1·10 -2 — 2·10 -4
	по типу В — при номинальных значениях силы тока 1 мА и 1 А: 1,1·10 -7 — в диапазоне 1·10 -16 — 1·10 -9 А: 1,2·10 -2 — 2,4·10 -4
	суммарная — при номинальных значениях силы тока 1 мА и 1 А: 1,1·10 -7 ; — в диапазоне 1·10 -16 — 1·10 -9 А: 1,6·10 -2 — 3,1·10 -4
Неопределенность расширенная при коэффициенте охвата k=2	— при номинальных значениях силы тока 1 мА и 1 А: 2,4·10 -7 — в диапазоне 1·10 -16 — 1·10 -9 А: 3,2·10 -2 — 6,2·10 -4

Сферы (области) применения эталона

Потребность в точных измерениях силы постоянного электрического тока существует во многих областях науки и производственной деятельности: — электронные, космические и оборонные технологии; — приборостроение и точное машиностроение и др.

Результаты применения эталона

Совокупное количество средств измерений, прослеживаемых к ГЭТ, составляет более 100 млн. единиц.

ГЭТ13-01 Государственный первичный эталон единицы электрического напряжения

Структурное подразделение ВНИИМ: НИЛ 2201

Годы создания: 1970 — 2001 Дата утверждения: 02.04.2001 В основу эталона положен метод преобразования частоты в электрическое напряжение на основе эффекта Джозефсона в сверхпроводниках. Работу эталона обеспечивает комплекс средств измерений: мера напряжения для воспроизведения единицы напряжения на основе эффекта Джозефсона; аппаратура для контроля условий измерений и неизменности воспроизводимого и хранимого размера единицы напряжения; аппаратура для передачи единицы напряжения. Основные метрологические характеристики Номинальные значения 1 В; 10 В СКО 1·10 -9 Неисключенная систематическая погрешность (НСП) 1·10 -9 Неопределённость стандартная по типу А 1·10 -9 по типу В 0,5·10 -9 суммарная 1,1·10 -9 Неопределенность расширенная при коэффициенте охвата k=3 3,1·10 -9

Сферы (области) применения эталона

Потребность в точных измерениях постоянного электрического напряжения существует во многих областях науки и производственной деятельности: — электронные, космические и оборонные технологии; — приборостроение и точное машиностроение; — судостроение, авиа- и ракетостроение и др.

Результаты применения эталона

Совокупное количество средств измерений, прослеживаемых к ГЭТ13, составляет более 100 млн. единиц.

ГЭТ27-2009 Государственный первичный специальный эталон единицы электрического напряжения в диапазоне частот 3·10 7 — 2·10 9 Гц

Структурное подразделение ВНИИМ: НИЛ 2201

Годы создания: 1982 — 2008 Дата утверждения: 21.10.2009 В основу эталона положен метод одновременного сравнения действующего значения переменного напряжения с известным значением постоянного напряжения посредством терморезисторного компаратора. Состав эталона: терморезисторные преобразователи напряжения; мера постоянного напряжения 1 В и 10 В; двойной терморезисторный мост постоянного тока с автоматическим уравновешиванием; вольтметр постоянного напряжения с диапазоном измерений от 1 до 10 В; высокостабильные программируемые источники переменного напряжения; высокочастотный электронный вольтметр — компаратор с диапазоном измерений 0,1 — 10 В; частотомер электронно-счётный.

Основные метрологические характеристики

Диапазон выходного напряжения, В, в диапазоне частот от 3·10 7 до 1·10 9 Гц	0,1 — 10
Диапазон выходного напряжения, В, в диапазоне частот от 1·10 9 до 2·10 9 Гц	0,1- 3
СКО в диапазоне частот от 3·10 7 до 1·10 9 Гц	5·10 -5 — 5·10 -4
СКО в диапазоне частот от 1·10 9 до 2·10 9 Гц	2·10 -4 — 1·10 -3
НСП в диапазоне частот от 3·10 7 до 1·10 9 Гц	3·10 -4 — 3,5·10 -3
НСП в диапазоне частот от 1·10 9 до 2·10 9 Гц	2·10 -3 — 7·10 -3
Неопределённость стандартная	по типу А 5·10 -5 — 1·10 -3
	по типу В 1,7·10 -4 — 4·10 -3
	суммарная 1,8·10 -4 — 4,1·10 -3
Неопределённость расширенная при коэффициенте охвата k=3	3,6·10 -4 — 8,2·10 -3

Сферы (области) применения эталона

Потребность в точных измерениях переменного высокочастотного напряжения существует во многих областях науки и производственной деятельности: — приборостроение и точное машиностроение; — электронные, космические и оборонные технологии; — судостроение, авиа- и ракетостроение, телекоммуникационные технологии; — радиолокация, управление воздушным движением и др.

Результаты применения эталона

Совокупное количество средств измерений напряжения, прослеживаемых к ГЭТ27: — рабочих эталонов 1-го разряда — более 100 единиц; — рабочих эталонов 2-го разряда – более 1000 единиц.

ГЭТ61-88 Государственный первичный специальный эталон единицы угла фазового сдвига между двумя электрическими напряжениями в диапазоне частот от 1∙10 -2 до 2∙10 7 Гц

Структурное подразделение ВНИИМ: НИЛ 2064

Год создания: 1987
Год утверждения: 1988
С 2019 года ведутся работы по модернизации эталона.

Государственный первичный специальный эталон единицы угла фазового сдвига предназначен для воспроизведения и хранения единицы УФС между двумя электрическими напряжениями в диапазоне углов 0 — 360° и в диапазоне частот от 10 -2 Гц до 2∙10 7 МГц.

Физические принципы воспроизведения УФС

На частоте 1 кГц формирование требуемого УФС производится путем внесения временной задержки в один из каналов в пределах от 0,2 нс до 36 мкс, что соответствует УФС от 0,0002° до 10° для частоты 1кГц.

На частоте 1∙10 -2 Гц формирование требуемого УФС обеспечивается калибратором фазовых сдвигов типа Ф5224. Для контроля значений УФС используется частотомер Ч3-63 в режиме измерения временных интервалов. Погрешность формирования УФС — 0,001°.

На частотах 100 кГц, 1, 10, 20 МГц УФС задаётся одним и тем же методом — коммутацией близких по частоте сигналов 3000 и 3100 кГц в декадной структуре синтезатора частот Ч6-31, где происходит накапливаемый сдвиг УФС в одном из двух каналов. Задаваемый УФС Δφ = Δω∙Δt/10 m = <360°∙(N-1)·[f₂ — f₁]∙Δt /10 m >°, где:

f₁, f₂ — частоты, сменяющие друг друга в точках t₁, t₂ через Δt, f₂ — f₁ = 3100 — 3000 = 100 кГц, m = 7 — число декад в синтезаторе частот Ч6-31, N — число раз замены частот (меньшей на большую). При N = 2 имеет место одноразовый процесс задания УФС, Δt = 1∙10 -5 с (интервал времени между двумя последовательными совпадениями одинаковых фаз частот f₂ и f₁). Минимальное значение формируемого УФС (разрешающая способность): Δφ =360° (2-1) ∙10 5 ∙1∙10 -5 ·10 -7 = 0,000036ۤ. С учётом возможных искажений от шумовых помех при синтезе частоты 20 МГц разрешение по УФС составит 0,001°.

• Воспроизведение УФС на частоте 1 кГц: — блок источника фазовых сдвигов; — синтезатор частоты Ч6-31; — источник временных сдвигов И1-8; — делитель частоты Ф5093.
• Воспроизведение УФС на частотах 0,1; 1; 10 и 20 МГц — синтезатор частоты Ч6-31 (БСЧ – 2 шт, БОЧ – 1 шт); — счётчик программный реверсивный Ф5264; — блок управления фазой и частотой (БУФЧ); — блок преобразования частоты (БПЧ).
• Воспроизведение УФС на частоте 0,01 Гц: — калибратор фазовых сдвигов Ф5224; — частотомер Ч3-63.
• Измерение разности УФС на частотах: — измеритель разности фаз и отношения напряжений ФК2-35 (в диапазоне частот от 10 Гц до 10 МГц); — измеритель разности фаз Ф2-34 (в диапазоне частот от 1 Гц до 5 МГц).

Основные метрологические характеристики

f, Гц	φ°	Sв° (СКО)	θв° (НСП)	Sп°
10 -2	0 — 360	0,003	0,003	0,005
10 3	0 — 360	0,0003 (до 0,5) 0,001(до 360)	0,001 (до 90) 0,002 (до 360)	0,001
10 5	0 — 360	0,002	0,002	0,002
10 6	0 -360	0,002	0,002	0,002
10 7	0 — 360	0,004	0,002	0,005
2·10 7	0 — 360	0,008	0,002	0,099

Сферы (области) применения эталона

По ГЭТ 61-88 поверяются рабочие эталоны 1 разряда в частотном диапазоне от 1 Гц до 20 МГц (калибраторы фазы типов Ф5224, Ф1-4, Н6-2, а также фазометры типов Ф5125, Ф2-34, Ф2-35, Ф2-41).

Результаты применения эталона

Потребителями являются все региональные центры метрологии страны.

Количество разрядных рабочих эталонов, поверенных по ГЭТ 61-88:

Год	Общее количество поверок	Поверка калибраторов	Поверка измерителей разности фаз
2013	20	19	1
2014	23	23	—
2015	38	35	3
2016	36	32	4
2017	36	33	3
2017	36	33	3
2018	37	35	2
2019	13	12	1

ГЭТ88-2014 Государственный первичный специальный эталон единицы силы электрического тока в диапазоне частот 20 — 1·10 6 Гц

Структурное подразделение ВНИИМ: НИЛ 2201

Годы создания: 1975 — 2014 Дата утверждения: 29.01.2015 В основу эталона положен метод разновременного сравнения действующего значения силы переменного тока с известным значением силы постоянного тока посредством термоэлектрического компаратора тока и шунта переменного тока. Состав эталона наборы эталонных термоэлектрических преобразователей тока на диапазон силы токов от 1·10 -3 до 0,1 А и диапазон частот от 20 до 1·10 6 Гц; наборы эталонных термоэлектрических преобразователей тока на диапазон силы токов от 0,25 до 20 А и диапазон частот от 40 до 2·10 4 Гц; шунт переменного тока на номинальную силу тока 100 А на диапазон частот от 20 Гц до 100 кГц; высокостабильный источник постоянного/переменного тока; преобразователь переменного напряжения в переменный ток в диапазоне частот от 1 до 1000 кГц; усилитель тока типа Clark Hess 8100; двухканальный нановольтметр 34420А; преобразователь переменного напряжения прецизионный типа 792А; меры электрического сопротивления; измеритель параметров воздуха для контроля параметров окружающей среды.

Основные метрологические характеристики

Диапазон силы тока, А, в диапазоне частот от 20 Гц до 1 МГц	1·10 -3 — 0,1
Диапазон силы тока, А, в диапазоне частот от 40 Гц до 100 кГц	0,1 — 100
СКО	1·10 -6 — 5·10 -5
НСП	3·10 -6 — 1·10 -4
Неопределённость стандартная	по типу А 1·10 -6 — 5·10 -5
	по типу В 1,7·10 -6 — 6·10 -5
	суммарная 2·10 -6 — 7,8·10 -5
Неопределённость расширенная при коэффициенте охвата k=2	4·10 -6 — 1,6·10 -4

Сферы (области) применения эталона

Потребность в точных измерениях силы электрического тока в диапазоне частот 20 — 1·10 6 Гц существует во многих областях науки и производственной деятельности: — электроэнергетика и энергосберегающие технологии; — приборостроение и точное машиностроение; — электронные, космические и оборонные технологии.

Результаты применения эталона

Совокупное количество средств измерений, прослеживаемых к ГЭТ88, около 10 млн. единиц.

ГЭТ89-2008 Государственный первичный специальный эталон единицы электрического напряжения в диапазоне частот 10 — 3·10 7 Гц

Структурное подразделение ВНИИМ: НИЛ 2201

Годы создания: 1975 — 2008 Дата утверждения: 06.02.2009 В основу эталона положен метод разновременного сравнения действующего значения переменного напряжения с известным значением постоянного напряжения посредством термоэлектрического компаратора напряжения. Состав эталона набор термоэлектрических преобразователей напряжения с добавочными резисторами для диапазона частот от 10 до 1·10 5 Гц и напряжений от 0,1 до 1000 В; набор термоэлектрических преобразователей напряжения для диапазона частот свыше 1·10 5 до 3·10 7 Гц и напряжений от 0,1 до 30 В; мера постоянного напряжения 1 и 10 В с нестабильностью не более 3·10 -7 в течение 30 суток; двухканальный нановольтметр постоянного напряжения для измерения термоЭДС на выходе термоэлектрических преобразователей напряжения; прецизионный вольтметр постоянного напряжения в диапазоне от 10 до 1000 В с пределами допускаемой основной погрешности (5 — 8)·10 -6 ; частотомер электронно-счётный; высокостабильные программируемые источники постоянного и переменного напряжений.

Основные метрологические характеристики

Диапазон выходного напряжения, В, в диапазоне частот от 10 Гц до 100 кГц	0,1 — 1000
Диапазон выходного напряжения, В, в диапазоне частот от 100 кГц до 30 МГц	0,1 — 30
СКО в диапазоне частот от 10 Гц до 100 кГц	3·10 -7 — 5·10 -6
СКО в диапазоне частот от 100 кГц до 30 МГц	5·10 -6 — 5·10 -5
НСП в диапазоне частот от 10 Гц до 100 кГц	1·10 -6 — 3·10 -5
НСП в диапазоне частот от 100 кГц до 30 МГц	3·10 -5 — 3·10 -4
Стандартная неопределённость по типу А в диапазоне частот от 10 Гц до 100 кГц	3·10 -7 — 5·10 -6
Стандартная неопределённость по типу А в диапазоне частот от 100 кГц до 30 МГц	5·10 -6 — 5·10 -5
Стандартная неопределённость по типу В в диапазоне частот от 10 Гц до 100 кГц	6·10 -7 — 1,7·10 -5
Стандартная неопределённость по типу В в диапазоне частот от 100 кГц до 30 МГц	7·10 -5 — 1,7·10 -4
Суммарная стандартная неопределённость в диапазоне частот от 10 Гц до 100 кГц	6,7·10 -7 — 1,8·10 -5
Суммарная стандартная неопределённость в диапазоне частот от 100 кГц до 30 МГц	1,8·10 -5 — 1,8·10 -4
Расширенная неопределённость в диапазоне частот от 10 Гц до 100 кГц при коэффициенте охвата k=2	1,3·10 -6 — 3,6·10 -5
Расширенная неопределённость в диапазоне частот от 100 кГц до 30 МГц при коэффициенте охвата k=2	3,6·10 -5 — 3,6·10 -4

Сферы (области) применения эталона

Потребность в точных измерениях напряжения переменного тока существует во многих областях науки и производственной деятельности: — электроэнергетика и энергосберегающие технологии; — приборостроение и точное машиностроение; — электронные, космические и оборонные технологии

Результаты применения эталона

Совокупное количество средств измерений, прослеживаемых к ГЭТ89, более 100 млн. единиц.

Источник