автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.05, диссертация на тему:Разработка методов и образцовых средств измерений электрического сопротивления (10 в 4-ой степени - 10 в 12-ой степени Ом)

Стр. >

Введение.

Глава I . Обзор и анализ работ в области точных /метрологических/ измерений электрического сопротивления на постоянном токе.

1.1. Методы и аппаратура для сравнения образцовых мер сопротивления 10 - 10 Ом.

1.2. Методы и аппаратура для сравнения образцовых fi TP мер сопротивления 10 - Ю1* Ом.

1.3. Аппаратура для точных измерений электрического сопротивления в широком диапазоне

1.4. Анализ рассмотренных средств и методов сравнения /измерения/ электрического сопротивления и выбор направления работ.

Выводы.

Глава 2 . Разработка и исследование новых широкодиапазонных установок для сравнения /измерения/ электрического сопротивления с метрологической точностью.

2.1. Мост-компаратор широкодиапазонный МКШ

2.2. Мостовая измерительная комплектная установка-компаратор У

2.2.1. Блок мостовой измерительной схемы У400БМ

2.2.2. Блок нулевого индикатора У400НИ

2.2.3. Блок компенсации У400ЕК

2.3. Анализ возможных погрешностей установки-компаратора У

2.4. Результаты исследования комплектной измерительной установки-компаратора У400 . 64 Выводы.

Глава 3 . Новые переходные меры электрического сопротивления для калибровки высокоомных образцовых мер сопротивления высших разрядов.

3.1. Об особенностях влияния токов утечки на точность передачи верных значений электрического сопротивления мерам и приборам большого сопротивления

3.2. Высокоомные переходные меры электрического сопротивления Р4080, P408I, Р4082, Р

3.3. Структурный анализ высокоомных переходных мер электрического сопротивления

3.4. Высокоомные переходные меры электрического сопротивления Р4063, Р4064, Р4065, Р4066,

3.5. Сверхвысокоомные переходные меры электрического сопротивления Р4068 и Р

Выводы.

Глава 4 . Современные методы измерения эталонных и образцовых мер электрического сопротивления. Предпосылки для создания более совершенных измерительных средств и методов

4.1. Измерение с метрологической точностью резис-тивных элементов с номинальными значениями, не кратными 10.

4.2. Высокоомные рабочие эталоны и образцовые меры электрического сопротивления

4.3. Методика калибровки сопротивления высоко-омных рабочих эталонов

4.4. Научно-технические предпосылки для создания образцовых мер электрического сопротивления свыше Ю10 Ом.

Выводы.

Принятый ХХУ1 съездом КПСС на повышение качества продукции и эффективности производства существенно повысил роль и значимость метрологического обеспечения всех отраслей народного хозяйства. Работы по метрологическому обеспечению, проводимые в стране, являются составной частью планов экономического и социального развития ведущих отраслей народного хозяйства, служат основой успешного решения важнейших народнохозяйственных задач построения коммунистического общества.'

Одной из основных задач измерительной техники и метрологии в области электрического сопротивления является разработка методов и образцовых средств измерений, обеспечивающих • единство измерений электрического сопротивления в широком диапазоне значений. Государственный первичный эталон единицы электрического сопротивления - ома /Ом/, комплекс основных, средств измерений, входящих в его состав, методы передачи размера единицы электрического сопротивления от первичного эталона рабочим средствам, Общесоюзная поверочная схема для средств измерений электрического сопротивления являются основой поддержания единства и точности измерений электрического сопротивления в стране и составляют фундамент, на котором строятся образцовые и рабочие меры, измерительные мосты и потенциометры, шунты, делители и другие приборы сопротивления.

В 50-60-х годах во ВНИИМ им, Д.И.Менделеева был создан комплекс новой измерительной аппаратуры, который позволил ■ повысить точность взаимных сравнений эталонов и образцовых о с мер сопротивления 10 - 10 Ом. Предельная погрешность калиб

-7 —7 ровки эталонов достигла 10 - 7*10 при сокращении продолжительности работы с шести месяцев до двух недель С3.2Ц.

Благодаря внедрению этого комплекса в СССР был успешно осуществлён переход на новые более совершенные эталоны электрического сопротивления, в результате чего точность поддержания и хранения в СССР единицы сопротивления, а также её дольных и кратных значений, повысилась не менее, чем в десять раз СЗЛЗ.

Прогресс в области разработки и• промышленного производства однозначных и многозначных мер сопротивления на базе литого микропровода из прецизионных сплавов в 60-х годах и последующее широкое внедрение этих мер в метрологическую практику страны привели к необходимости создания рабочих эталонов и образцовых мер сопротивления высших разрядов с номинальными значениями Юб, Ю7, Ю8, Ю9, Ю10 Ом.

Для создания высокоомных рабочих эталонов [7.4] требовалось выполнить целый комплекс НИОКР, в ходе которых необходимо было исследовать пути повышения точности измерений электрического сопротивления, разработать и исследовать исходные средства измерений для широкого диапазона значений сопротивления /10^ то

10 Ом/, что и явилось целью настоящей работы.

Актуальность этих работ вытекала из того, что к началу 70-х годов в стране не существовало измерительной аппаратуры, обесс печивагацей измерение сопротивления 10 Ом и выше с погрешноfi стью лучше 5*10 ; не было высокоомных переходных мер для передачи значений сопротивления от Государственного первичного эталона рабочим эталонам и мерам высших разрядов до 10^ Ом с

7 —fi погрешностями 2*10 - 5-10 и лучше; не существовало в стране и средств обеспечения условий калибровки эталонов из-за отсутствия термостатированных измерительных камер для высокоомных мер сопротивления; методика измерения высокоомных мер с метрологической точностью требовала уточнений и совершенствования; и как следствие, отсутствовали рабочие эталоны и образА ТП цовые меры электрического сопротивления 10 - 10 Ом.

Работы по решению задач, предусмотренных НХП СССР и Комплексной межотраслевой Программой метрологического обеспечения в области электрических измерений, связанные с разработкой методов и образцовых средств измерений электрического сопро

4 Т2 тивления на постоянном токе в диапазоне 10 - 10 Ом, проводились под руководством и при непосредственном участии автора диссертации в два этапа:

-на первом этапе были решены теоретические вопросы, связанные с определением возможного диапазона измерений сопротивления в сторону его больших значений с метрологической точностью [I.I3 ; найдены расчётные соотношения для синтеза мостовой измерительной схемы прецизионной компарирупцей установки ; разработана, изготовлена и исследована широкодиапазонная мостовая установка-компаратор МКШ, обеспечившая необходимую точность сравнения равнономинальных мер сопротивления в диапазоне Kf^- 10?® Ом [1.2]; проработаны теоретические вопросы передачи значений сопротивления 10^- 10® 0м образцовым и рабочим мерам [3.4]; разработаны, исследованы и внедрены в серийное производство высокоомные переходные меры сопротивления F4080 /ЮхЮ5 0м/, P408I /ЮхЮ6 0м/, F4082 /ЮхЮ7 0м/, Р4083 /ЮхЮ8 0м/ [3.53; отработана методика калибровки высокоомных рабочих эталонов путём передачи значений сопротивления методом параллельно-последовательного перехода [1.3, 3.I9J; созданы и внедрены в метрологическую практику рабочие эталоны сопротивления Юб, Ю7, Ю8 0м [3.20Ц;

-на втором этапе были найдены расчётные соотношения для синтеза электрометрического нуль-индикатора [3.6]; решены теоретические вопросы обеспечения независимости процесса передачи больших значений сопротивления от влияния токов утечки по изоляторам переходных мер [3.4]; разработаны принципиально новые схемы высокоомных переходных мер [6.1, 6,2] и высокоомной прецизионной меры отношений сопротивления .[1.43; разработаны, изготовлены, исследованы и внедрены в метрологическую практику прецизионная мостовая измерительная установка-компаратор У400 для сравнения /измерения/ электрио то ческого сопротивления в диапазоне 10 - 10 Ом с метрологической точностью [3.7]; высокоомные переходные меры сопротивления Р4063 /ЮхЮ5 Ом/, Р4064 /ЮхЮ6 Ом/, Р4065 /10хЮ7 Ом/, Р4066 /ЮхЮ8 Ом/, Р4067 /ЮхЮ9 Ом/ с расчётными погрешностями перехода 10"®- 10""^ [I.I2]; прецизионная высоко-омная мера отношений электрического сопротивления, обеспечившая возможность измерения резистивных элементов с номинальными значениями /не кратными 10/ от 10^ до 10^ 0м с повышенной точностью [1.4].

Применение этого комплекса измерительной аппаратуры, созданной под руководством и при непосредственном участии автора диссертации, позволило успешно решить важную народно-хозяйственную задачу по созданию и внедрению в метрологическую практику страны рабочих эталонов и образцовых мер сопротивления высших разрядов на постоянном токе Юб- Ю10 0м [3.20], и подготовило метрологическую базу для создания рабочих эталонов электрического сопротивления Ю** 0м и выше.

Научная новизна проведенных исследований состоит в рассмотрении автором диссертации характерных особенностей влияния токов утечки на точность передачи значений сопротивления от рабочих эталонов образцовым мерам и измерительным приборам большого сопротивления; доказана расчётным путём и подтверждена экспериментально возможность создания высокоомных переходных мер с погрешностью передачи, не зависящей от влияния токов утечки по изоляторам мер; определены расчётные соотношения для синтеза многозначных высокоомных мер сопротивления; разработаны или усовершенствованы: методика калибровки высокоомных образцовых мер сопротивления, методика составления кратных и дольных значений сопротивления и проводимости при помощи сопротивлений равного номинала, методика расчёта составляющих погрешности от влияния токов утечки для различных структур высокоомных переходных мер, методика измерений с повышенной точностью резистивных элементов с номинальными значениями, не кратными 10.

В диссертации рассмотрены научные предпосылки создания новых более совершенных образцовых средств измерений и высокоомных мер электрического сопротивления.

Основные положения, выносимые на защиту:

- усовершенствованные методы и принципиальные особенности исходных средств измерения и передачи значений сопротивления 4 12

10 - 10 Ом от Государственного первичного эталона рабочим эталонам и образцовым мерам;,

- результаты анализа перспектив создания образцовых мер выше 10® Ом и измерительной аппаратуры, обеспечивающей полную автоматизацию метрологического процесса измерений электрического сопротивления в диапазоне 10^ - 10^ Ом.

ГЛАВА X

ОБЗОР И АНАЛИЗ РАБОТ В ОБЛАСТИ ТОЧНЫХ /МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ/ ИЗМЕРЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ НА ПОСТОЯННОМ ТОКЕ

I.I. МЕТОДЫ И АППАРАТУРА ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ОБРАЗЦОВЫХ МЕР СОПРОТИВЛЕНИЯ Ю"3-Ю5 ОМ.

Единство измерений электрического сопротивления в стране обеспечивается наличием Общесоюзной поверочной схемы для средств измерений электрического сопротивления. Во главе этой схемы стоит Государственный первичный эталон, предназначенный для воспроизведения и хранения единицы электрического сопротивления и передачи размера единицы при помощи вторичных эталонов и образцовых средств измерений рабочим средствам измерений, применяющимся в народном хозяйстве страны.

Государственный первичный эталон состоит из 10 манганиновых катушек сопротивления с номинальным значением X Ом и мостовой измерительной установки-компаратора УМКС-1£7.53.

Установка УМКС-I разработана во ВНИИМ им. Д.И.Менделеева в 1957-58 гг.[2.1]. Компаратор может быть включен как по схеме одинарного, так и по схеме двойного моста, благодаря чему диапазон измеряемых с его помощью сопротивлений лежит в пре--4 5 делах 10 - 10 Ом. Предельные погрешности сравнения сопротивления мер с равными номинальными значениями оцениваются величинами: 3*10"^- 10"^ при сравнении сопротивлений 10~4 Ом ; 5* КГ7- Ю"6 при сравнении мер Ю"3 и ТО"2 Ом ; ТО"7- 5* ТО"7 при сравнении мер ТО-"'"- ТО4 Ом ; 5- ТО"7- 10"^ при сравнении мер 10 Ом. Применение методов замещения и перестановки при измерении на установке УМКС-I позволяет практически исключить систематические погрешности от неточной подгонки резисторов, утечек тока через изоляцию и т.п. Благодаря уравновешиванию двойного моста по частям исключаются погрешности, обусловленные сопротивлением присоединительных проводов и контактов. При уравновешивании моста способом "ложного нуля" с переключением направления тока достигается исключение влияния постоянных термо-э.д.с. Использование в качестве регулирующих элементов шунтированных декад снижает случайные погрешности от вариации контактных сопротивлений и переменных тер-мо-э.д.с. Терморегулирующее устройство и надежное масляное термостатирование элементов конструкции компаратора и сравниваемых мер снижает влияние температурной погрешности.

В 1963 г. во ВНИИМ'е была разработана установка одинарно-двойного моста УМИС-I без масляного термостатирования элементов конструкции моста L3.9D. в отличие от моста УМКС-I в мост УМИС-I был внесен целый ряд схемно-конструктивных усовершенствований, благодаря которым практические возможности применения моста УМИС-I значительно расширились. Однако предельные погрешности результатов сравнения мер сопротивления на мосте УМИС-I остались на уровне погрешностей моста УМКС-1.

В 1968-69 гг. в СССР впервые в промышленном масштабе был налажен выпуск мостовых компарирукщих установок УМИС-2 Ц8.Г). В связи с тем, что установка УМИС-2 в основном предназначалась для ведомственных и отраслевых поверочных лабораторий, она несколько уступала по своим метрологическим характеристикам своим предшественникам УМКС-I и УМИС-I /табл.1/.

В 1969 г. в ИБС США была создана измерительная система, полная погрешность поверки основного эталона которой, по рекламным данным, составляет 8* Ю-8 [3.69!]. В этой-'системе падение напряжения на каждом сопротивлении сравнивается через стабильное эквивалентное сопротивление со значением падения напряжения на сопротивлении эталонной группы. Эти сопротивления соединены последовательно и погружены в масляную ванну с температурой 25 + 0,003° С.

В Национальном метрологическом центре Канады в 1964 г. был создан принципиально-новый мост-компаратор отношений постоянного тока, позволивший установить среднее значение Ома с СКО З'Ю"8 U3.713. Упрощенная принципиальная схема моста показана на рисЛ. В своей элементарной форме мост состоит из двух электронных источников питания: главного I с регулятором 3 и вспомогательного 2, и компаратора токов 4. Применение двух изолированных источников питания позволило исключить дополнительное уравновешивание моста с целью устранения влияния сопротивления потенциальных выводов сравниваемых мер, но привело к необходимости измерения отношения токов, протекаюцих по сравниваемым резисторам. Измерение отношения токов основано на установлении равенства нулю магнитного потока в сердечнике компаратора, в качестве которого используется магнитный модулятор с двойным сердечником. Если выходной сигнал модулятора равен нулю, то отношение токов равно отношению витков обмоток компаратора. Поскольку число витков одной из обмоток Л/хкомпаратора регулируется, по положению регулирущего устройства делается прямой отсчёт отношения токов, а следовательно, и отсчёт величины измеряемого сопротивления.

На рисЛ обозначены: 5 - индикатор нуля отношения токов, б - генератор модулирукщих сигналов, 7 - демодулятор, 8 -цепь обратной связи.

Условие равновесия моста: х On In Nx . Rn Gx Ix Nn 9 т

-0—О 8 5 а г Nn ? ни f Nx J—f П

VYVY^ 4

Рис. I Мост-компаратор отношений НМД Канады /упрощенная принципиальная схема/. 1

Рис. 2 Одинарный высокоомный моет пост. тока.

Так как регулируется число витков обмотки Л^, то мост позволяет непосредственно отсчитывать значение сопротивления аттестуемой меры: Rx = Nx Rы/^Ы •

Если регулируется число витков обмотки Nfj , то отсчитыва-ется значение проводимости аттестуемой меры:

Gx - Nn Gn/Nx .

Но и этому, казалось бы хорошему мосту присущи недостатки, обусловленные нестабильностью нулевого уровня магнитного модулятора, которая зависит от таких неконтролируемых параметров, как температура магнитного сердечника модулятора и амплитуда сигнала модулирующего генератора.

Основные технические характеристики низкоомных /до I05 Ом/ прецизионных мостов постоянного тока сведены в табл.1.

1.2. ИОДЫ И АППАРАТУРА ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ОБРАЗЦОВЫХ МЕР СОПРОТИВЛЕНИЯ 106-Ю12 ОМ.

Различают следупцие методы измерения больших сопротивлений с метрологической точностью, классифицированные по основному принципу определения величины сопротивления:

- мостовой метод, по которому величина измеряемого сопротивления определяется по величинам сопротивлений плеч моста в момент равновесия последнего ;

- конденсаторный метод - метод, основанный на определении постоянной времени, где величина измеряемого сопротивления определяется в зависимости от величины напряжения заряда конденсатора, его емкости и времени заряда или разряда на измеряемое сопротивление [2.13].

Для измерения больших сопротивлений на постоянном токе применяются двухплечие мосты [I.I7], четырехплечие одинарные мосты [2.2, 3.27, 5.1] , четырехплечие мосты с защитной ветвью [2.19, 4.1] и шестиплечие мосты [3.733 . Наиболее широкое распространение для измерения больших! сопротивлений с метрологической точностью получили одинарные четырехплечие мосты и мосты с защитной ветвью [2.1, 2.13].

12

Возможность измерения больших и сверхбольших /свыше 10 Ом/ сопротивлений одинарным четырехплечим мостом /рис.2/ достигается за счет рационального выбора элементов схемы моста и их взаимного размещения в специальной конструкции, обеспечивающей устранение или снижение влияния токов утечки через изоляторы вершин мостовой измерительной цепи, получение необходимой чувствительности нулевого иццикатора и т.д.

Как правило, все элементы моста, включая нулевой индикатор НИ /рис.2/ и источник питания Б, помещаются внутри заземленного металлического корпуса, играющего роль электростатического экрана. Все изоляторы измерительной схемы размещаются на металлических панелях, электрически соединенных с экраном моста. Точка d мостовой цепи присоединяется к экрану, который направляет токи утечки по такому пути, при котором они шунтируют лишь низкоомные плечи моста/?/ иr2 ; создает на пути токов утечки /между точкой С и экраном/ эквипотенциальный барьер и сводит действие тока утечки Iq к шунтированию входного сопротивления нулевого индикатора.

Четырехплечий мост с защитной ветвью /рис.3/ имеет то принципиальное отличие от одинарного моста, что в нем наличие ветви R3,R4 , с помощью которой потенциал вершины d моста приводится к потенциалу земли, освобождает от необходимости непосредственного заземления вершины d . В результате изме

- 16 г

Rx а ц ъ rn

R1

НИ d Л

R3 s 7 4 о

I \1с I i

Я7» 1 т т ч

Рис. 3 Четырехплечий мост с защитной ветвью. Г if u Д r2 с1 О

S/ rx из

LII

Рис. 4 Принципиальная схема установки УВС-2. няется распределение токов утечки через изоляцию вершин моста. Сопротивления Та и Гв шунтируют только сопротивления R3 и R4 защитной ветви, значения которых не входят в результат измерения, а токи через них являются только дополнительной нагру-кой на источник питания. Недостатком моста с защитной ветвью является необходимость многократного его уравновешивания с целью получения точного соотношения плеч: х ^ R4 = R3 Rn R2 R4

Вопросы измерений больших сопротивлений с метрологической точностью стали решаться во ВНИИМ в 1946-47 гг. [4.1], хотя некоторые теоретические вопросы разрабатывались и раньше [ЗЛО]. Первый цикл практических работ по исследованию возможности передачи значений сопротивления от первичного эталона образцовым мерам и приборам большого сопротивления за-кончилсявв 1957 г. [3.ПЦ созданием измерительной аппаратуры: установок УПМС-2 с диапазоном Ю5- Ю10 Ом и УБС-I с диапазоном 10^- 10^ Ом, высокоомных мер сопротивления МБС-5 /10^ Ом/- I МБС-6 /Ю10 Ом/- I МБС-7 /ТО11 Ом/- 1% и МБС-8

TP

10 Ом/- I Разработанная аппаратура обеспечила поверку мер и магазинов сопротивления в диапазоне 10®- 10^ Ом с погрешностями 0,02 - I %. В течение ряда лет эта точность была достаточной для поверочной практики и промышленности.

Однако работы В.А.Улитовского в области микрометаллургии сверх тонких литых проводов [1.5, 3.16, 6.ЗЦ и дальнейшее развитие работ по совершенствованию технологии изготовления высокоомных резистивных элементов из манганиновой микропроволоки в стеклянной изоляции [1.6, 1.7, I.I5, 2.6, 2.7, 3.17] привело к созданию более стабильных и точных мер и приборов электрического сопротивления [J.8, 1.9, 1.10, 3.18, 3.21, 3.27, 3.28]. Ведущую роль в разработке и промышленном освоении высокоомных мер сопротивления на базе литого микропровода заняли ВНИИЭП /Ленинград/ и КНЙИЭП НПО "Микропровод" /Кишинев/. В короткий срок этими организациями были разработаны и внедрены в серийное производство однозначные меры 10 , 10 , ТО8, ТО9 Ом классов 0,05; 0,02; 0,01 и 0,005 и многозначные меры сопротивления от 10^ до 10^ 0м.

Новый цикл работ по созданию поверочной аппаратуры повышенной точности был начат во ВНИИМ им. Д.И.Менделеева в 1962 году. В результате проведенных работ были созданы измерительные установки УПМС-3 с диапазоном 10^- 10** 0м, УПМС-4 и УПМС-5, внедренная в серийное производство С2.2].

Установка УПМС-5 представляет собой мост-компаратор по схеме четырехплечего моста с защитной ветвью. В качестве плеч ^ отношений используются однозначные меры 10 - 10 0м и многозначная мера с дискретностью в 0,1 0м. В качестве нулевого индикатора используется электрометрический усилитель с емкостным вибропреобразователем на входе /динамический конденсатор ДК-62М/. Входное сопротивление - не менее ТО**" 0м, порог чувствительности - 50 мкВ/дел.

Для аттестации мер большого сопротивления 10^- 10*^ 0м во ВНИИМ*е был в 1970 г. разработан несимметричный одинарный мост 0МБС-1 С5.1]. В качестве высокоомного плеча в нем были использованы серийно выпускаемые микропроволочные меры сопротивления до 10*^ 0м и меры на композиционных резисторах ТО** 12 и 10 0м, аттестованные в широком диапазоне напряжений. Нулевым индикатором моста служил электрометр Ш2-16 с порогом чувствительности 20 мкВ/дел.

Метод измерения больших сопротивлений на основе процесса заряда /разряда/ конденсатора предполагает использование известных законов изменения напряжения на образцовом конденсаторе в переходном процессе при включении /выключении/ конденсатора в цепи постоянного напряжения С2.5]. Несмотря на кажущуюся простоту, метод не нашел практического применения в метрологической практике из-за длительности процесса измерения и значительного числа источников погрешностей [2.23. Основным недостатком метода является возможность измерять сопротивление только при изменяющемся напряжении /в переходном процессе/. Для измерения нелинейных объектов, сопротивление которых зависит от величины приложенного к ним напряжения, этот метод применять нельзя.

Более совершенной разновидностью конденсаторного метода, свободной от указанных недостатков, является компенсационный нулевой метод разряда конденсатора переменной емкости через неизвестное сопротивление при постоянном напряжении на измеряемом сопротивлении C3.I23. На этом методе основана установка УБС-2, разработанная во ВНИИМ'е для измерения сопротивле-9 Т4 ния 10 - 10Ом при постоянном напряжении 2 - 300 Б. Принципиальная схема установки УБС-2 приведена на рис.4.

Основные технические характеристики высокоомных измерителей электрического сопротивления приведены в табл.2.

1.3. АППАРАТУРА ДЛЯ ТОЧНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ.

Первой отечественной моделью широкодиапазонного моста постоянного тока был ПМСЩЦ-2, который представлял собой перенос

2 14 ной лабораторный прибор для измерения сопротивления 10 -10 Ом с погрешностью 0,2 % до Ю10 и I % - до Ю14 Ом. Принципиальной особенностью данного моста явилась специальная схема защиты от токов утечки /рис.5/, которая обеспечила защиту высокоомных плеч Rx и RN от Эффекта щунтирования сопротивлением изоляторов Rac и Rfc . Соответствующие проводимости оказались включенными параллельно низкоомным сопротивлениям плеч /?д и Rg и практически не влияли на точность измерения. Шунтирование измерительной диагонали сопротивлением изоляции вызывало пренебрежимо малое уменьшение чувствительности НИ, в качестве которого был применен электрометрический ламповый вольтметр на лампе 6Ж1П, работающей в электрометрическом режиме. Промышленностью мост ПМСЩЦ-2 не выпускался.

Первой отечественной промышленной моделью широкодиапазонного моста постоянного тока явился мост Р4050, разработанный на кишиневском заводе "Микропровод". В мосте Р4050 переменное сравнительное плечо было выполнено в виде магазина сопротивления, что повлекло за собой недостатки моста в целом: возникло требование в очень высоком сопротивлении изоляции вершин моста из-за большого сопротивления нижних плеч, что, в свою очередь, было сделано с целью уменьшения перегрева резис-тивных элементов моста; измерение падения напряжения на исследуемом резистивном элементе было осуществлено компенсационным методом, поскольку сопротивление плеч отношений не было пос

Рис. б Измерение четырехзажимиьк резисторов на одинарном мосте. тоянным на разных пределах измерения; возникла необходимость в применении большого количества прецизионных резисторов.

Исходя из основной формулы одинарного моста rx = ra*n/rb = ra rnyb 1 в качестве плавно изменяющегося плеча моста было выбрано плечо, противоположное измеряемому, а не смежное, как реко--мендуется в [2,3]. В этом случае переменное плечо выполнялось в виде магазина проводимости [2.4], что позволило в следующих моделях широкодиапазонных мостов Р4052, F4053 и Р4060 уменьшить величину сопротивления нижних плеч в 100 - 1000 раз, в результате чего требование к качеству изоляции вершин диагонали питания моста относительно его экрана снизилось в такое же число раз; повысить надежность мостов за счет уменьшения количества резистивных элементов, а следовательно и контактных пар их коммутации, так как магазин проводимости выполнен по сокращенной схеме; упростить способ измерения падения на-" пряжения по сравнению с мостом Р4050 - взамен компенсатора был применен вольтметр. В мосте Р4052 с участием автора диссертации впервые в стране была реализована возможность измерения мостовым методом одного из трех включенных в треугольник сопротивлений, т.е. был создан прибор для измерения удельных электрических сопротивлений различного рода диэлектриков [3.13]. Применение способа измерения сопротивления по четырехзажимной схеме одинарным мостом [3.10] позволило раср ширить нижний предел измерения до 10 0м. Все это в совокупности привело к созданию универсального широкодиапазонного моста постоянного тока Р4053.

При создании мостов Р4052, Р4053 и Р4060 при участии автора диссертации был решен целый комплекс вопросов, связанный с разработкой высокоомной измерительной аппаратуры, а именно : обеспечение достаточной чувствительности нулевого индикатора, определение критериев оптимального выбора параметров элементов измерительной цепи и способов защиты последней от влияния токов утечки по изоляторам приборов; разработаны и исследованы высокостабильные прецизионные резисторы I0G и 333,3 МОм для обеспечения высокой точности измерения мостом на пределах 10®- 10^ Ом; разработаны методы компенсации температурной погрешности и временной нестабильности композиционных резисторов типа КВМ, примененных в мосте в качестве высокоомного плеча на пределах 10^- 10^ Ом; исключено влияние диагонали питания моста на его нулевой индикатор при питании обеих диагоналей моста через специальный выпрямитель от сети переменного тока; разработаны эффективные меры защиты высокоомного моста от влияния внешних электрических полей и микрофонного эффектам Опыт, накопленный автором диссертации при разработке широкодиапазонных мостов, сыграл свою положительную роль при работе над созданием комплекса измерительной метрологической аппаратуры, обеспечившим в конечном счете появление в нашей стране высокоомных рабочих эталонов электрического сопротивления ID6, Ю7, Ю8, Ю9 Ом.

Основные технические характеристики широкодиапазонных мостов постоянного тока приведены в табл.3.

Тщательное рассмотрение технических характеристик низкоом-ных /до Ю5 Ом/, высокоомных /до 10"^ 0м/ и широкодиапазонных мостов постоянного тока /табл. I, 2 и 3/ позволяет перейти к анализу их особенностей и к выбору направления работы.

Основные технические характеристики низкоомных (до 10 Ом) прецизионных мостов-компараторов ш>: пп: Тип (модель) моста : Завод; изготовитель : (фирма) Пределы измерений, Ом Погрешность, % измерения:сравнения сопротив-:равновели-лений :ких сопр. Нулевой : индикатор • Схема прибора

I. - УМКС-1 ВНИИМ ю-4-*)5 0,001- 0,0003- Фотогальвано- Одинарно-двойг.Ленинград 0,0001 0,00001 метр Р325 ной мост

2. УМИС-2 Завод "Эталон" Ю^-Ю5 0,0005- 0,0003- Шотогальвано- Одинарно-двойг.Рига 0,0001 0,00005 метр Р325 ной мост

3. 9920 "Гуилдлайн Инст- Ю^-Ю3 — 0,00001 Шотогальвано- Трансформаторрументе" Канада А г- метр ный мост

4. 9800/9801 "Гуилдлайн Инст- 10^-10° 0,01- 0,0002 Гальванометр Потенциометр рументе" Канада 0,005 0,1 мкВ

5. 4826 "Лидс энд Норт- ю^-ю5 - 0,0005- Гальванометр Спецсхема руп" США 0,0002 450 мм/мкА Голла

6. ВЛФ-51 "Роузмоунт Инже- ю-1-™4 0,002 0,0003- Усил. с фазо- Двухплечий нииринг" США т о 0,0002 вым М-ДМ транс, мост

7. ПРБ-205Д "Джули Рэсэч 0,0015- 0,0015- УПТ чувствит. 4-х плечий

Лабе" США 0,0005 0,0005 0,1 мкВ мост

Основные технические характеристики высокоомных (свыше 10 Ом) измерителей сопротивления

Тип (модель) измерителя Завод-изготовитель {фирма) • Пределы измерений, Ом . : Погрешность, % I Схема : прибора пп 'измерения :сопротив-: лений :сравнения :равновеликих сопр. • • пулевой : индикатор

I. УПМС-3 вниим I05ion 0,03- 0,03- УПТ с гальван. 4-х плечий г.Ленинград ю5-юп 0,005 0,001 ГПЗ-2А мост

2. УПМС-5М Завод "Эталон" 0,1- 0,05- Электрометр с 4-х плечий , г.Воронеж ю6-ю15 0,05 0,0005 ДК, 10 В/дел. мост ^

3. 9520 "Гуилдлайн Инст- 10- — Нуль-орган АЦП время- 1

4. НРЦ рументе" Канада "Нэйшнл Рэсэч 105.юП 0,025 I - 0,0001 (компаратор) Гальванометр 5.10" А/дел. импульс. кодирован. 4-х плечий

Коунсил" Канада Ю8ю12 0,001 мост

5. ПРБ-205х "Джули Рэсэч Лабе" США 0,4 -0,004 0,4 -0,004 Наружный ЭМУ 4-х плечий мост б. ВДГ "ЕКАГАВА дэнки ги- 105ю13 — 10 - Электрометр с 4-х плечий дзюцусе" Япония л Т ЕГ 0,00002 ДК, 20 мкВ/дел. мост

7. Щ400. НПО "Микропровод" г. Кишинев 10—10 2 -0,05 до 0,005 Нуль-орган (компаратор) АЦП время- импульсн. кодирован.

Таблица 3

Основные технические характеристики широкодиапазонных измерителей сопротивления пп

Тип (модель) измериетеля

Завод-изготовитель (фирма)

Пределы измерений, Ом

Погрешность, измерения:сравнения сопротив-:равновели-лений :ких сопр.

Нулевой индикатор

Схема прибора

I. ПМСЩД-2 г.Москва Ю2-Ю14 0,2-1 Ламп.электром. 4-х плечий

Ю5.ю14 200 мкВ/мм мост

2. Р4050 3-д "Микропровод" 0,05 - 0,005 - Ламп, электром. 4-х плечий г.Кишинев I - ю14 2 0,2 100 мкВ/дел. мост

3. Р4052 3-д "Микропровод" 0,05 - 0,005 - Ламп, электром. 4-х плечий г.Кишинев 10"2-Ю16 10 0,1 100 скВ/дел. мост

4. Р4053 3-д "Микропровод" 0,05 - 0,005 - П/п электрометр 4-х плечий г.Кишинев -I 12 10 -10 10 0,2 100 мкВ/дел. мост

5. Р4060 3-д "Микропровод" 0,05 - 0,005 - Электрометр с 4-х плечий г.Кишинев Ю5-Ю15 5 0,5 ДК, 100 мкВ/дел, , мост

6. 5I5A "Кейтли Инструмент* США 0,00120,25 — Электрометр с ДК, Ю0мкВ/дел. 4-х плечий мост

7. Мод. 122 "Электро Саинти- I-I08 фик Индастрис"США - 0,00002 НИ g per. ОС, Ю"8 В, Ю~П А Мост Веннера о тип Завод- : Пределы (модель) ! изготовитель :измерений, пп:измерителя: (фирма) 0м

8. Мод. 123 "Электро Саинтифик IO^-IO7 Индастрис" США

9.

10.

11.

12. 13. 2

Мод.242С "Электро Саинтифик 1° -Индастрис" США 1,2'Ю

Мод.4737 "Лидс энд Нортруп" Ю"1

США

БТЛ

1,1-10

Белл Телефон Лабе" I - 10 США 8

10 14

Мод.9975 "Гуилдлайн Инстру- Ю~3-107 менте" Канада Р3009 НПО "Краснодарский 10"

ЗИП"

1,1-10

10

Таблица 3 (продолжение)

Погрешность, % : Нулевой : Схема измерения :сравнения: сопротив- :равновели: лений :ких сопр.: индикатор : прибора

0,001

0,1

0,01 -2

0,05-5

0,01 -2

0,00002-0,0003

0,00002-0,01

0,0001

0,00002 0,0002

Нар. гальван. Двойной 10 В/шкалу магазин 10 А/шкалу отношений

Встр. НИ с чув. Мост 0,75 мкВ/шкалу Кельвина УГТГ с полевым 4-х плечий транзистором

М-ДМ с ДК

Встроенный НИ мост

4-х плечий мост

Мост отношений

Фотогальваном* Од.-даойн. 10 В и 10 А мост

1.4. АНАЛИЗ РАССМОТРЕННЫХ СРЕДСТВ И МЕТОДОВ СРАВНЕНИЯ /ИЗМЕРЕНИЯ/ ЭЛЕКТНЙЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ РАБОТЫ.

Цель настоящей работы: разработка и исследование образцовых средств измерений электрического сопротивления на постоянном токе в широком диапазоне значений. Какая же из рассмотренных принципиальных электрических схем компараторов /измерителей/ электрического сопротивления наиболее перспективна для создания вышеуказанных средств измерений, какая из схем позволит наиболее оптимально реализовать заложенные в ней достоинства при минимальном числе недостатков?

Из рассмотрения технических характеристик измерителей сопротивления можно сделать следующие выводы:

- нижним практическим пределом измерения электрического Q сопротивления является значение 10 Ом /мост F3009 НПО "Краснодарский ЗИП"/, верхним практическим пределом измерения является значение 10^ Ом /мост Р4053 Кишиневского НПО "Микропровод", мост мод.4233-11 американской фирмы "Лидс энд Нортруп" и интегрирующий измеритель мод.9520 канадской фирмы "ГУилдлайн Инструменте"/;

- наибольшей шириной измерительного диапазона обладают мосты F4053 /Ю"2- Ю16 Ом/ и F3009 /Ю~8- 1,1-Ю10 Ом/;

- наивысшей точностью сравнения равновеликих мер сопротивления /в диапазоне 10"^- I04 Ом/ обладают уникальные мосты УМКС-1 и УМИС-1 /Ю~7 отн.ед./, разработанные ВНИИМ им. Д.И.Менделеева и мост мод.9920 фирмы "Гуилдлайн Инструменте";

- наивысшей точностью непосредственного измерения сопротивления со значениями не кратными 10 обладают мосты УМКС-1,

УШС-I и УМИС-2 и мост ПРБ-205Л американской фирмы "Джули Вэсэч Лабе";

- наибольшее количество из рассмотренных измерителей с с имеют погрешность сравнения 2-10 - 5*10 и погрешность измерения 5*10"^- 5-10"^. Эти диапазоны погрешностей можно считать коммерческими, то-есть реально необходимыми в большинстве отраслей науки и техники, исключая сферу метрологии и техники специальных измерений;

- в качестве основных измерительных схем для измерителей сопротивления используются: одинарные четырехплечие мосты -в подавляющем большинстве случаев, мосты отношений /компараторы и мосты отклонения - процентные/, реже - комбинированные одинарно-двойные мосты для создания широкодиапазонных измерителей. В некоторых приборах используются схемы: одинарного моста с защитной ветвью /УПМС-3, УПМС-5М/, компенсационная на принципе разряда конденсатора /УЕС-2/, трансформаторного моста с компаратором токов /мод.9920/, аналого-цифрового преоб-. разователя время-импульсного кодирования /Щ400, мод.9520/;

- для низкоомных мостов в качестве нулевых индикаторов используются: магнитоэлектрические гальванометры, фотогальвано-метрические автокомпенсационные усилители; для среднепредель-ных мостов - усилители постоянного тока; для высокоомных -электрометрические усилители с преобразователями на входе: динамическими конденсаторами, электрометрическими лампами или лампами, работающими в электрометрическом режиме, МОП-транзисторами, МОП-варикапами и т.п.

Чтобы однозначно дать ответ на вопрос, поставленный в начале этого раздела, необходимо показать, что основные "конкуренты" одинарного моста: двойной - на низкоомных пределах и одинарный с защитной ветвью - на высокоомных пределах измерения, не имеют сколь-нибудь заметных преимуществ в точности измерений, а по производительности уступают одинарному мосту.

Основное преимущество двойного моста при сравнении малых сопротивлений - устранение влияния присоединительных проводников и соединительной перемычки, легко реализуется и в одинарном мосте /рис.6/ [ЗЛО]. Точно также основное преимущество моста с защитной ветвью - уменьшение влияния паразитных токов утечки через изоляцию вершин мостовой измерительной цепи, также легко реализуется в одинарном мосте /рис.2/ [1Л, 2.13, в котором плечи R1 и R2 выполняются сравнительно низко-омными с целью уменьшения шунтирующего влияния сопротивлениями утечки Та и Tg , а сопротивление Tq , шунтируя вход нулевого индикатора, лишь незначительно ослабляет чувствительность моста. Кстати говоря, мосты с защитной ветвью так же не свободны от последнего недостатка, то-есть шунтирующего влияния сопротивления изоляции вершины С .

ВЫВОДЫ.

I. В стране и за рубежом к началу 70-х годов отсутствовали средства измерений, обеспечивакщие наивысшую /метрологическую/ точность сравнений /измерений/ электрического сопротивления в 4 Т2 диапазоне 10 - 10 Ом. Имевшиеся отдельные уникальные мосты-компараторы, как правило, обеспечивали высокую точность сравнения в сравнительно низкоомном диапазоне /до 10^- 10^ 0м/. Выпускавшиеся высокоомные измерители сопротивления не обладали необходимой для метрологических работ точностью.

2. Для создания и внедрения в метрологическую практику рабочих эталонов и образцовых мер электрического сопротивления высших разрядов 10^- 10^ Ом было необходимо разработать, изготовить и исследовать компариругацую установку, обеспечивающую наивысщую /метрологическую/ точность сравнения /измерения/ в широком диапазоне значений сопротивления.

3. Универсальным измерительным средством, обеспечивающим сравнение /измерение/ электрического сопротивления на постоянном токе в широком диапазоне значений с метрологической точностью, по мнению автора настоящей работы, является одинарный четырехплечий мост, сочетающий в себе достоинства двойного моста при сравнении низкоомных четырехзажимных мер сопротивления с достоинствами моста с защитной симметрирующей ветвью при измерении высокоомных сопротивлений.

4. Для обеспечения необходимой чувствительности во всем диапазоне измеряемого сопротивления одинарный мост должен быть снабжен комбинированным нулевым индикатором, включающим в себя усилители слабых сигналов разбаланса мостовой измерительной схемы с малым входным сопротивлением /для низкоомной части измерительного диапазона/ и с большим входным сопротивлением /для средне- и высокоомной частей/.

ГЛАВА 2

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ НОВЫХ ШИРОКОДИАПАЗОННЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ СРАВНЕНИЯ /ИЗМЕРЕНИЯ/ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ С МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ТОЧНОСТЬЮ

Анализ современных точных измерителей /компараторов/ электрического сопротивления позволил автору диссертации сформулировать технические требования к новой прецизионной измерительной установке, которая обеспечила бы с перспективой на несколько лет вперед поддержание с необходимой точностью рабочих эталонов и образцовых мер высших разрядов в широком диапазоне номинальных значений электрического сопротивления.

Установка должна обеспечивать сравнение равновеликих со

О ТГ) противлений в диапазоне 10 - 10х Ом с погрешностью 10 с

10 и измерение сопротивлений не кратных 10 в диапазоне Ю2- Ю12 Ом с погрешностью 5-10"^- 10"®. Установка должна быть создана на базе одинарного четырехплечего моста, с использованием для измерения сопротивлений меры отношений большой разрешающей способности. Для обеспечения максимальной чувствительности необходимо применение фотогальваномет-рического автокомпенсационного усилителя - на нижних и средних пределах измерения и электрометрический М-ДМ усилитель с преобразователем на динамическом конденсаторе - на средних и на верхних пределах измерения.

На первом этапе работы, с целью сокращения сроков разработки, было принято решение создать под руководством и при непосредственном участии автора диссертации мостовую измерительную установку путем соединения вновь разработанной высо-коомной измерительной схемы с уже применявшейся частью измерительной схемы от установки МИС-1. Разработка под руководством автора диссертации нового электрометрического нулевого индикатора с порогом чувствительности 30 мкВ/дел. и входным то сопротивлением выше 10 Ом и использование автокомпенсационного микровольтнаноамперметра Р325 обеспечили сравнение

-2 10 мер электрического сопротивления 10 - 10А Ом с метрологической точностью. Новая компарирупцая установка была внедрена в метрологическую практику ВНИИМ им. Д.И.Менделеева и получила условное наименование МКШ /мост-компаратор широкодиапазонный/ - см. приложение 16,

2.1. МОСТ-КОМПАРАТОР ПМРОКОДИАПАЗОННЫЙ МКШ.

При разработке под руководством и при непосредственном участии автора диссертации принципиальной электрической схемы и конструкции моста-компаратора за основу были приняты следующие требования:

- мост должен обеспечивать наивысшую при современном состоянии измерительной техники точность сравнения равнономи-нальных мер электрического сопротивления в диапазоне 10 -Ю10 Ом при условии применения в процессе сличения мер сопротивления методов замещения и перестановки;

- высокая точность сравнения высокоомных мер электрического сопротивления должна быть обеспечена без применения в мосте защитной ветви, усложняющей процесс уравновешивания;

- схема и конструкция моста должны обеспечивать возможность автономной поверки всего моста в целом /плеч отношений/ и его самокалибровку с целью обеспечения высокой точности измерения сопротивления резистивных элементов без применения специальных метрологических методов.

Конструктивно мост МИШ выполнен из трех автономных блоков: высокоомного измерительного, низкоомного измерительного и индикаторного, совмещенного с блоком питания. Дополнительно в комплект моста входят автокомпенсационный микровольтнаноам-перметр F325 с фотогальванометрическим усилителем Ф305, аккумуляторные батареи для питания низкоомной части моста, прецизионный воздушный двухкамерный и масляный термостаты для с размещения в них высокоомных /10 Ом и выше/ и низкоомных /до 10^ Ом/ объектов измерения и калибровки.

Внешний вид моста МКШ показан на рис.7, принципиальная электрическая схема - в приложении I и 2. Высокоомный блок /на рис.7 - справа/ содержит в себе часть плеча R1 , содержащую резисторы больших номинальных значений, и полностью -плечо R2 , выполненное в виде калибруемого с высокой дискретностью шестидекадного магазина проводимости, составленного по сокращенной схеме. Здесь же встроены резисторы Rgj и предназначенные для проведения автономной поверки /калибровки/ плеч отношений моста. Все резистивные элементы высокоомного блока выполнены из высокостабильных прецизионных герметизированных микропроволочных резисторов с номинальными знао о чениями от 4-10 до 10 Ом. При разработке моста МКШ был использован накопленный автором диссертации опыт в деле создания точных измерительных мостов высокого и сверхвысокого сопротивления /до Ю16 Ом/ на заводе "Микропровод11 [3.27,3.28].

При работе с мостом-компаратором в процессе сличения мер сопротивления возможна реализация различных способов уменьшения отдельных составляющих итоговой погрешности результата

Рис. 7 Внешний вид моста-компаратора МНИ.

Рис. 8 Рис. 9

Автономная калибровка моста МКШ. измерения. Это относится, в первую очередь, к таким как погрешность от неточной подгонки резисторов мостовой измерительной цепи; погрешности от температурной и временной нестабильности резистивных элементов моста; от влияния переходных контактных сопротивлений и их вариаций в процессе измерения; от влияния термо-э.д.с.; от перегрузки резистивных элементов -перегрева от собственных токов; от влияния внешних электрических и магнитных полей, паразитных токов утечки и т.п. Возможность появления всех перечисленных погрешностей была предусмотрена автором диссертации при разработке схемы и конструкции моста, при разработке методики измерения. При этом были приняты меры к тоьту, чтобы наиболее полно исключить все систематические погрешности и уменьшить до минимально возможных значений некоторые случайные погрешности.

В результате принятых схемно-конструктивных решений и благодаря усовершенствованной методике сравнения мер сопротивления, все указанные погрешности уменьшаются до значений, соответствующих порогу комплектной чувствительности моста. Однако неисключенные остатки систематических погрешностей, носящих в совокупности случайный характер, и неизвестные частные случайные погрешности всегда проявляют себя в процессе измерения. Совокупное влияние всех этих погрешностей было в необходимой степени учтено цутем повторения наблюдений /измерений/ и последующей статистической обработкой полученных данных.

На основании сравнительного анализа можно сделать заключение, что новый широкодиапазонный мост-компаратор МИЛ, разработанный автором диссертации, по своим техническим возможностям и точности сравнения равновеликих мер сопротивления соответствует лучшим специализированным отечественным и зарубежным приборам аналогичного назначения, а по некоторым параметрам даже превосходит их /см. табл.1, 2, 3, 4/. У

Для обеспечения возможности измерения электрического сопротивления методом непосредственной оценки при помощи моста МШИ необходимо произвести автономную калибровку плеч отношений по схемам на рис.8 и 9. Перед калибровкой к зажимам моста "250 Ом" подключают исходное /опорное/ сопротивление Rq , подогнанное к значению 250 Ом с погрешностью не хуже 5»10 . Производят калибровку 1-й декады плеча проводимости R2 в следующем порядке: о ж Rq+Rix , Ro + Rix , Ro+Rix+Rsx. rlx &2x #3X r4x где: R0 - опорное сопротивление; R-fx ~ первая калибруемая ступень 1-й декады 250 Ом; R%x > ^Зх ~ вторая и третья калибруемые ступени по 500 0м; R^x " четвертая ступень 1000 0м.

Калибровку сопротивлений других декад проводимости осуществляют в таком же порядке, но за исходное значение опорного сопротивления берут суммарное сопротивление

Ro + Rix+R2x+*3x+R4x затем - для третьей декады

Ro + R^i* R%z > и т.д.

После окончания калибровки плеча R2 производят его поверку путем определения относительных отклонений откалиброванных ступеней от их номинальных значений по формуле: где: ОС{ - поправка к действительному значению i -го резистора декады проводимости, подсчитанная по формуле:

Xi=n+Rx-R, где: tl - относительная поправка известного сопротивления, с которым сравнивается поверяемое сопротивление /значение /2 для Rq равно нулю/; - отсчет показания моста при включении в плечо R% поверяемого сопротивления; R - отсчет, произведенный по формуле: g —

2 ' где: R и R - отсчеты показаний плеча R1 в относительном выражении до перестановки и после перестановки сравниваемых сопротивлений по схеме на рис.9 .

Калибровка плеча R1 заключается в определении отсчетов показаний 7J этого плеча, которые соответствуют номинальным значениям /условным/ сопротивления при всех положениях переключателя Пз /см. приложение I/. Каждый из этих отсчетов от ределяют путем уравновешиваний моста по схеме на рис.8, где вместо Rq включено плечо R1 , исходя из условий равновесия:

R1 = Rb1 R1 = Rb2 R2 Rb2 RZ Rsi '

После двух уравновешиваний моста, которые производят изменением величины сопротивления Ri , получают два отсчета показаний Т' и Г" в относительном выражении. Искомое значение Гц определяют по формуле: { где - относительное отклонение сопротивления плеча R2 от условного номинального значения.

После такой калибровки мост может быть использован для прецизионных измерений резистивных элементов с номинальными значениями не кратными 10 без применения меры отношений.

При использовании моста для сравнения равнономинальных мер электрического сопротивления или для измерения неравно-номинальных сопротивлений при помощи меры отношений калибровки и поверки моста производить не нужно.

Другой составной частью моста МИЛ является совмещенный индикаторный блок и блок питания, принципиальная схема которого показана в приложении 2. Принципиальное отличие высокоомных /электрометрических/ цепей моста МКШ от имевшихся в метрологической практике аналогов заключалось в произведенном автором-диссертации тщательном отборе специальных схем-но-конструктивных элементов, обеспечивших высокое качество всего прибора в целом. При выборе изоляционных материалов для мостовой измерительной схемы и входных цепей ЭМУ учитывалось как возможное влияние токов утечки, так и возможность возникновения в изоляторах паразитных токов, обусловленных электрохимическими явлениями на поверхности изоляторов, проявления пьезоэффекта под воздействием механических усилий, электризации трением, поляризации материала диэлектрика приложенным знакопеременным напряжением и т.п. Для устранения основной массы перечисленных явлений изоляторы были изготовлены из янтаря, так как этот материал с тщательно отполированной поверхностью менее всего склонен к генерированию вышеперечисленных токов. Пассивное термостатирование с целью снижения скорости изменения температуры внутри моста, защита изоляторов от возможного загрязнения позволило так же уменьшить влияние различного рода неблагоприятных факторов на процесс измерения.

При проектировании коммутирующих элементов учитывалась возможность возникновения собственных помех в электрометри

Таблица 4

Основные технические характеристики моста-компаратора МКШ

Номинальные Напряжение Постоянная Предельная Погрешность значения питания моста- погреш- измерения сравнива- моста, компарато- ность сра- сопротивлеемых /изме- В ра, %/мм внения ний не кратряемых/ со- равнономи- ных 10, противлений нальных %

Ом сопротивл.

СКО, %

ТО"2 0,05 5-ТО"5 0,00005

ТО"1 0,1 I0"5 0,00002

I 0,5 ТО"5 0,00001

10 I ТО"5 0,00002

ТО2 2 ТО"5 0,00002 0,002 то3 15 ТО"5 0,00002 0,001 то4 20 ТО"5 0,00003 0,001 то5 20 ТО"5 0,00005 0,001 то6 ТОО 2,5-ТО"5 0,00006 0,001 то7 ТОО 5-ТО"5 0,0001 0,001 то8 ТОО 5* ТО"5 0,00015 0,001 то9 ТОО 5-ТО"5 0,00015 0,002 то10 ТОО 5-ТО"5 0,0002 0,005 ческих цепях под влиянием контактной разности потенциалов /изменение KHI под влиянием температуры и во времени/. С целью снижения этого влияния контактные пары подвергались тщательной механической /полировка/ и гальванической /серебрение/ обработке. Для устранения повышенной чувствительности высокоомных цепей к:электромагнитным наводкам все измерительные цепи моста-компаратора МКШ тщательно экранировались.

Мост МКШ был изготовлен на заводе "Микропровод" и внедрен во ВНИИМ им. Д.И.Менделеева, где при участии, автора был исследован на соответствие требованиям технического задания и возможности получения экстремальных технических характеристик. В результате проведенных исследований мост МКШ был аттестован и включен в состав основной метрологической аппаратуры лаборатории эталонов электрических единиц ВНИИМ [1.2, 3.19].

В итоге проведенной работы был изготовлен и исследован под руководством и при непосредственном участии автора диссертации новый широкодиапазонный мост-компаратор для сравнения мер электрического сопротивления на постоянном токе с техническими характеристиками, приведенными в табл.4. В нашей стране появилась практическая возможность произвести калибровку высокоомных рабочих эталонов и образцовых мер высших разрядов с номинальными значениями 10®- 10® Ом [3.19, 3.20].

2.2. МОСТОВАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ КОМПЛЕКТНАЯ УСТАНОВКА-КОМПАРАТОР У400.

Мостовая измерительная установка У400 была разработана под руководством и при непосредственном участии автора диссертации на втором этапе работ по созданию метрологического комплекса исходных средств для обеспечения возможности кали

• Г'.г/.г.гргтгы'""-:. пглг-зтыл I О С С Р

H'J

Б- !•'• ;><-:': ;':> бровки высокоомных рабочих эталонов и образцовых мер сопро

С ТА тивления высших разрядов 10 - 10 Ом.

Блок-схема установки У400 и входящие в комплекс автономные приборы /высокоомные переходные меры и прецизионная мера отношений сопротивления/ показаны на приложении 3.

Мостовая установка У400 состоит из измерительного моста-компаратора У400МК, внешний вид которого показан на рис.10 и прецизионных воздушных термостатов У400ТЛ и У400ТП. Измерительный мост-компаратор, в свою очередь, состоит из блока мостовой измерительной схемы У400БМ, блока нулевого индикатора У400НИ, блока компенсации влияния соединительной перемычки У400ЕК и блока питания У400БП. Все эти составные части конструктивно оформлены в общем цельнометаллическом сварном каркасе специальной эстетической формы, подчеркивающей высокие эргономические качества всей установки в целом и обеспечивающей удобства при работе оператора. Специфические особенности блоков, составляющих схемно-конструктивный ансамбль моста-компаратора, требуют их отдельного рассмотрения.

2.2.1. БЛОК МОСТОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СХЕМЫ У400БМ.

Внешний вид блока У400БМ показан на рис.11, а принципиальная электрическая схема - на приложении 4. Характерной особенностью этого блока является его способность реализовать предельные возможности одинарных мостов как при измерении сопротивления низкоомных /четырехзажимных/, так и высокоомных резистивных элементов. Такая способность в основном обеспечена новыми схемными [6.6, 6.7Ц и конструктивными решениями, полученными при участии автора и частично описанными ниже.

Блок мостовой схемы заключен в массивный металлический

Рис. 10 Внешний вид моста-компаратора У400МК.

Рис. II Внешний вид блока мостовой измерительной схемы У400БМ. корпус-экран, защищающего элементы измерительной схемы от механических повреждений, от влияния внешних электромагнитных полей и резких изменений температуры и состояния окружающей среды /пассивное термостатированиеи герметизация/. С правой и левой сторон корпуса размещены отсеки присоединительных контактов-зажимов, экранируемые откидывающимися крышками. Такое двухстороннее размещение присоединительных зажимов обеспечивает возможность одновременного подключения к мостовой измерительной схеме резистивных объектов, находящихся в различных /левом и правом/ термостатах при различной /определение ТКС исследуемых мер сопротивления/. Высокоомные потенциальные зажимы обеспечены эквипотенциальной защитой, создающей отсутствие токов утечки через измеряемое сопротивление в момент равновесия мостовой измерительной схемы.

В блоке мостовой измерительной схемы находится входной блок ЭМУ, содержащий емкостной вибропреобразователь на базе динамического конденсатора, элементы входных цепей ЭМУ и предварительный усилитель переменного тока. Введение входного блока непосредственно в мостовую измерительную цепь связано с необходимостью максимального ослабления паразитных наводок на входную цепь электрометрического нулевого индикатора с. целью обеспечения предельной чувствительности последнего и всей мостовой измерительной схемы в целом.

2.2.2. БЛОК НУЛЕВОГО ИНДИКАТОРА У400НИ.

Блок нулевого индикатора установки У400, разработанный под руководством и при непосредственном участии автора, предназначен для фиксации сигнала разбаланса мостовой измерительной схемы. Принципиальной особенностью нулевого индикатора явилась его способность обеспечить предельную чувствительность в широком диапазоне измеряемых сопротивлений, при изменении выходного сопротивления моста в широких пределах /от 5-ТО2 до ТО12 Ом./

Внешний вид панели управления блоком индикатора можно различить на рис.10 /в правой верхней части/, а блок-схема индикатора показана на рис.12.

Выбор схемы нулевого индикатора производился автором на основе анализа технических параметров и схем существующих измерителей сверхмалых токов и напряжений. Так как вопроса о выборе схемы нулевого индикатора для высокоомной области измеряемых значений сопротивления не возникало /на сегодняшний день "конкурентов" для схемы ЭМУ М-ДМ с динамическим конденсатором на входе, при использовании его в качестве НИ в высо-коомных измерителях сопротивления, пока еще не существует/, то анализу подвергались отечественные измерители: нановольт-амперметры и усилители этого же диапазона с низким входным сопротивлением, для использования в качестве нулевого индикатора в низкоомной области измеряемых значений сопротивления.

Были рассмотрены серийно выпускаемые измерители малых токов и напряжений: микровольтнаноамперметр F325 с усилителем Ф305.2 /цена деления 2* 10"^ А и 2»10~8 В/; нановольтампер-метры Ф128/1 и Ф128/2 /ТО""8 В/дел. и Ю"11 А/дел./; нановольт-амперметр ФП8 /10~9 В/дел./; микровольтамперметры ФП6/1 и: ФП6/2 /пределы измерения - 1,5 мкВ и 0,015 мкА/; микровольтметр Ф123 /предел измерения 25 мкВ/; пикоамперметр ШК-I /порог чувствительности ТО"*2 А/; нановольтметр ШК-I /порог чувствительности В/. Кроме того, были рассмотрены

Рис. 12 Блок-схема нуль-индикатора У400БИ.

Рис. 13 Расчетная чувствительность для разных типов усилителей малых токов и напряжений. Q усилители: ФИ с коэффициентом усиления 10 и постоянной по току 2,5» Ю""8 А/мм; Ф17/1 и Ф17/2 с коэффициентами усиления 48- Ю3 и 43* Ю4; ФП7/1 - ФИ7/14 с коэффициентами усиления от 12* Ю8 до 34* Ю4 и внутренним сопротивлением от 10 до 5100 Ом; Ф120/1 - Ф120/5 с коэффициентами усиления от 12000 до 900 и внутренним сопротивлением от. 4500 до 13 0м.

Все виды измерителей и усилителей подвергались расчетной проверке на чувствительность. Расчет в режиме заданного тока Iq производился по формуле: л т = т 1у ~ **' о+Ыьь+Ъ+о^У где: К - Rn/Rx , m = R1/Rx, п = Ry/Rx , обозначения по схеме на рис.2.

Расчет чувствительности мостовой измерительной схемы по напряжению производился по формуле [2.10J : a tj = п . cl•

У ~ Uo Rx 0+к)[п(1+±)+(1+т)] ' где: К,1Т1,П - то же, что и в формуле для режима заданного тока.

Результирующие данные расчета чувствительности мостовой измерительной схемы с различными видами измерителей /нулевых индикаторов/ приведены в приложении 5. Графическая зависимость расчетной разрешающей способности по чувствительности от типа применяемого нулевого индикатора для установки У400 показана на рис.13. Из приложения 5 и рис.13 видно, что наибольшую комплектную чувствительность мостовой установки У400 в диапазоне Ю~3- ю12 0м обеспечит комбинированный нулевой индикатор, составленный из микровольтнаноамперметра Р325. с усилителем Ф305.2 и электрометрического М-ДМ усилителя' с динамическим конденсатором на входе с постоянной по напряжению 2*10"^ В/дел. и входным сопротивлением выше I0*2 Ом. Принципиальная электрическая схема электрометрического нулевого индикатора, разработанная под руководством автора диссертации, показана на приложении 6. Электрометрический нуль-индикатор имеет входное сопротивление постоянному току не менее то

2*10 Ом, имеет встроенный источник компенсации KHI динамического конденсатора, дрейф нуля при температуре плюс 20° С при включенном источнике компенсации - не более 0,1 мВ/час, время установления выходного напряжения до уровня 0,99 от установившегося значения при подаче перепада входного напряжения по выходному индикатору - не более 4 с.

2.2.3. БЛОК КОШЕНСАЦЙИ У400ЕК.

При измерении низкоомных четырехзажимных резисторов на одинарном мосте необходимо либо учитывать, либо.устранять влияние сопротивления перемычки, соединяющей сравниваемое и образцовое сопротивления, так как сопротивление этой перемычки нарушает симметрию мостовой измерительной схемы относительно индикаторной диагонали. При сравнении низкоомных резисторов /ниже 10 0м/ сопротивление присоединительных проводов и перемычки становится соизмеримым с сопротивлением сравниваемых элементов и без принятия специальных мер начинает влиять на равноплечесть одинарного моста, а при самых малых значениях сравниваемых сопротивлений /например, 10"^ 0м/ ставит под сомнение и саму физическую возможность проведения измерения.

Теоретические вопросы, связанные с обеспечением возможности устранения влияния соединительной перемычки при измерении четырехзажимных резисторов, были рассмотрены в [2.18].

На практике устранить влияние сопротивления присоединительных проводов и соединительной перемычки пытался осуществить завод "ЗИП" /Краснодар/ при разработке моста-компаратора P39I0. Для компенсации влияния сопротивления соединительной перемычки использовался автокомпенсатор с усилителем мощности на выходе, который обеспечивал величину тока компенсации такой величины, чтобы разность потенциалов между точками CL и 6 равнялась нулю /рис.15/. Недостатком этого принципа, по мнению автора настоящей работы, было невыполнение условия превышения точности компенсации над точностью сравнения /измерения/, что дополнительно усугублялось увеличенной постоянной времени автокомпенсатора в целом из-за реактивности усилителя мощности, включенного на выходе автокомпенсатора, "Задержка" тока компенсации по отношению к рабочему току приводила к появлению дополнительной погрешности от недокомпен-сации.

Сущность разработанного автором настоящей диссертации для мостовой установки У400 блока компенсации /рис.14/ состоит в том, что источники рабочего и компенсирующего токов, выполненные в виде двухполупериодных выпрямителей, присоединены к: общей сети переменного тока через идентичные раздельные вторичные обмотки трансформатора. Преимуществом схемы является независимость степени компенсации от стабильности питающей сети переменного тока, причем на качество компенсации, как показали экспериментальные исследования блока компенсации, ш rfirm ж'ш ^"щ ^"m вв В7 п1 ] ** тг u )W2 й1 ч*r2

Рис. 14^"Принципиальная схема блока компенсации У400БК.

Рис. 15 Соединительная перемычка в одинарном мосте. не сказывались даже броски сети. Принципиальной особенностью разработанной автором диссертации схемы является обеспечение полной идентичности рабочего и компенсирующего токов. Отпала необходимость в поддержании высокой стабильности этих токов, так как в связи с малой инерционностью /реактивностью/ выпрямительных цепей отношение рабочего и компенсирующего токов в процессе измерения остается величиной постоянной.

Конструктивно блок компенсации У400БК состоит из панели управления /на рис.10 - слева вверху/, фотогальванометричес-кого усилителя в роли нулевого индикатора HHj /рис.14/ и собственно блока компенсации /рис.16/.

Исследование, блока компенсации автором производилось при лабораторных испытаниях установки У400 при измерениях /срав

2 Я нениях/ четырехзажимных мер сопротивления 10 - 10 Ом. Компенсация рабочего тока в соединительной перемычке осуществлялась вручную в течение 1,5-2 мин., а затем поддерживалась автоматически на протяжении всего процесса измерения. Нестабильность питающей сети не сказывалась на степени компенсации даже на самом чувствительном пределе нуль-индикатора тт блока компенсации /4-10 А/дел./. Влияние соединительной перемычки в мосте-компараторе У400 при измерении четырехзажимных мер сопротивления было полностью устранено.

2.3. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ УСТАНОВКИ У400.

При проектировании установки-компаратора У400 учитывалось, что в процессе сравнения электрических сопротивлений в результат измерения могут быть внесены погрешности, обусловленные:

Рис. 16 Силовая часть блока компенсации У400БК.

Калибровка плеч отношений мостовой измерительной схемы.

- неточной подгонкой сопротивлений плеч моста и недостаточной чувствительностью измерительной схемы - , другими словами - неточностью калибровки отношений сопротивлений плеч R1 и R2 /рис. 17,18/;

- влиянием переходных сопротивлений контактов и присоединительных проводов - ;

- влиянием термо-э.д.с. в измерительных цепях моста - ;

- влиянием нестабильности температурного режима сравниваемых сопротивлений - Sf ;

- влиянием паразитных токов утечки через сопротивления изоляции мостовой измерительной схемы - ;

- суммарным влиянием собственных тепловых шумов, паразитных токов изоляторов, возникакщих в результате воздействия на изоляцию различных неблагоприятных факторов механического, электрохимического и радиоактивного характера - .

Анализ условий возникновения перечисленных погрешностей и опыт накопленный метрологической практикой при использовании мостов постоянного тока для точных измерений электрического сопротивления, показывают, что одни составлякхцие погрешности проявляют себя в большей степени при измерении низ-коомных мер сопротивления, другие - высокоомных мер.

Примером первых из них могут служить погрешности, обусловленные влиянием сопротивлений контактов и присоединительных проводов, наличием термо-э.д.с., примером вторых - погрешности, обусловленные утечками тока по изоляции измерительных цепей, суммарным влиянием собственных тепловых шумов, паразитных токов изоляторов и влиянием на слаботочные высокоомные цепи внешних электромагнитных полей.

Возможность появления всех вышеперечисленных составляющих суммарной погрешности была учтена автором диссертации при разработке мостовой измерительной установки У400, а также при выборе методики сравнения /измерения/ сопротивлений.

В метрологической практике часто возникает потребность в точном сравнении неравнономинальных, в том числе и не кратных 10, сопротивлений без применения меры отношений. При разработке моста-компаратора У400 в него была заложена такая способность. Для её реализации необходимо откалибровать плечи отношений Ri и R2 мостовой измерительной схемы с высокой точностью. Калибровка плеч отношений производится по схемам на рис.17 и 18 в следующей последовательности:

- уравновесить мост /рис.17/ при помощи плеча Ri /отсчет

R1-1 /;

- произвести взаимную перестановку плеч R3nR4 /рис.18/ и снова уравновесить мост при помощи того же плеча R1 /отсчет R1~2 /;

- вычислить разность показаний плеча/? 1 первого /Ri'i / и второго / R1-2 / уравновешиваний и произвести разбаланс моста плечом/?"/ на 0,5 вычисленной разности в сторону отсчета R1-1 .

Условие равновесия моста при первом уравновешивании:

-„ . «ьр., при втором уравновешивании:

Ri-2)=R4R2

R3 '

При этом справедливы следующие соотношения:

R1-1 = R3 Ri-2 R4 R2 R4 R2 R3 ' 111

При калибровке плеч отношений 1:1 в качестве вспомогательных резисторов R3 и R4 взяты равнономинальные сопротивления. Принимая условно R4 за опорный элемент, получим равенство:

R4 = R3 + AR3, откуда Л R3 = R4- R3.

Относительная погрешность разности действительных значений R3 и RA : ^З^^Б^у нз следовательно, R4/R3 — 1 + $$ .

В этом случае из равенств 111 следует .

R14 1 . К1-2 + & И

R2 i + 8-3 R2.

Для дальнейшего анализа и определения величины $$ необходимо разложить в ряд по степеням малого 8$ :

1/(1+Ь3) = i-S3+d§-Si+. / 2 /

Погрешность от приближения функции 8$ членам знакопеременного степенного ряда не превышает первого члена остатка 1 ряда [2.93. Чтобы получить линейное выражение для s> , 3 ограничимся двумя членами /нулевым и первым/ ряда 12 1. Общий член ряда имеет вид дп = /J п

Первый член остатка ряда //7 = 2 /

Для того, чтобы погрешность приближения не превышала —R

10 , достаточно выполнения условия: л 0 Q откуда

4 ^ ю'4.

Таким образом, отношение R4/R3 должно отличаться от I не более, чем на 0,01 % - в этом случае предлагаемая методика калибровки плеч отношений моста-компаратора пригодна для обеспечения заданной точности.

Примечание. Микропроволочные резисторы НПО "Микропровод" обладают годовой нестабильностью сопротивления до 0,005 %, поэтому обеспечение резисторов с погрешностью 0,01 % не представляется сложным.

Номинальные значения плеч отношений мостовой схемы при сравнении равновеликих сопротивлений указаны в табл.5.

Таблица 5

Номинальные значения из- : меряемых /сравниваемых/ : сопротивлений, 0м : Номинальные значения сопротивлений плеч отношений, 0м

R1 : • ' R2

Ю~3 - Ю3 ТО3 ю3

Ю4 ю4 ю4

Ю5 ю5 ю5 ю6 юб ю6 ю7 - ю12 ю7 ю7

Предельные допустимые погрешности калибровки плеч отношений R1 и R2 по пределам измерений указаны в табл.6.

Таблица 6

Пределы измерений

Предельные суммарные относительные погрешности сравнения, %

Допустимые погрешности калибровки

10 10

-3

-2

10-1 I

0,001 0,0001 0,00004 0,00001

0,0002 0,00002 0,000008 0,000004

Продолжение табл. 6

Пределы :Предельные суммарные измерений |относительные погре-:шности сравнения, %

Допустимые погрешности калибровки, %

10

Ю2- Ю5 Х0б- Ю8

10 10 10 10

10

11

12

0,00004 0,0001 0,0002 0,000ЕГ 0,001 0,005 0,01

0,000008 0,00002 0,00004 0,0001 0,0002 0,001 0,002

Принципиальная схема мостовых измерительных цепей, калибровка которых осуществляется, показана на рис.17 и 18. Расчет чувствительности производим по формулам: - в режиме заданного тока Iq : лт -т ARi 1

A Iy -10 R4 где: К =

R3 r1 ry

- в режиме заданного напряжения JJq : Л тт rr ari п

R1 (i+K)[n(i+{) + (l+m)] '

I. Номинальные значения плеч отношений R1 = R2 = Ю8 0м. Так как плечи с таким сопротивлением используются на' пределах сравнения Ю"3- Ю8 0м /табл.5/, примем допустимую погрешность калибровки AR1/R1 < 4-Ю"8 /табл.6/. Плечи R3 = R4 = =.I08 0м. Примем допустимую мощность рассеивания на элементах моста, равную 0,01 Вт. Напряжение на любом из плеч моста и = з в.

Напряжение питания мостовой цепи: uo = zu-6b.

Нуль-индикатор - микровольтнаноамперметр F325 на компен8 сационномт пределе 1,25-0-1,25 мкВ с:-ценой деления 5» 10 Б. Этот предел выбираем из расчета получения оптимального режима успокоения, т.к. /?^/х моста = ТО8 Ом и допустимое внешнее сопротивление для нуль-индикатора Rbh ^ Ю Ом. Входное п сопротивление нулевого индикатора Нвх.НиУ 20*10 0м.

С-/, Г71 =1, П >20.

AUy = 6-4*10~8--|^- = 4,8*Ю"б-0,012^5,7.Ю"8 В . Отклонение указателя нулевого индикатора при

ARi/Ri = о 4*10 составит: ^ 7*ТО""8

-о—^ 1,1 дел.

5* 10

Теоретически такой вариант приемлем. В случае, если практически такая чувствительность не сможет быть обеспечена, можно пойти на увеличение допустимой мощности рассеивания на калибруемых резисторах до 0,02 Вт. В этом случае увеличение напряжения питания моста с б до 9 В обеспечит отклонение указателя нулевого индикатора до 1,6 дел.

1а. Проверяем вариант обеспечения чувствительности для расширенного предела 1-0-I нА нуль-индикатора PS25 с ценой деления шкалы 4*10"** А/дел. Номинальные значения плеч отношений те же, что и в п.1. Допустимую мощность рассеивания примем 0,02 Вт. Входное сопротивление нуль-индикатора Rgy~ 500 0м.

Ток в любой ветви моста:

Ток в цепи питания моста 10 = 9*10 А.

В режиме заданного тока 10 :

Aly - 9-Ю"3 • 4-Ю"8--I— = 6-ICT11 А.

2*3

Отклонение указателя нулевого индикатора при A Rl/R1 -= 4-Ю"-8 составит: ^ 6.I0-II / 4.I0'11 = 1,5 дел.

2. Номинальные значения калибруемых плеч отношений R1-R2- 10^ Ом. Допустимая погрешность калибровки = 4*КГ7 /табл.6/. Плечи R3 = R4 = 10^ Ом. Допустимую мощность рассеивания на калибруемых резисторах примем равной 0,01 Вт. В этом случае ток в ветви калибруемых резисторов VP/R - Ю"4 А. Ток в ветви вспомогательных резисторов

3и R4 : 6

TT.*i±«Lml 0-4.^4 в 10-3 А. 2 1 R3 + R4 2*10

Общий ток I0 -I1+I2 = 1>1'Ю"3 А. Нуль-индикатор работает на расширенном пределе измерения I-0-I нА с ценой деления шкалы 4'КГ** А и Rex.НИ - 5#10~2 Ом. к = I , т=ю, п = 5*то-3 .

Aly = 1,М0""3 • 4-Ю"7 - 3,6-ПГ11 А.

Отклонение указателя нулевого индикатора составит:

3,6-Ю"П = —и ц = 0,9 дел.

4-Ю 11

Так как чувствительность нулевого индикатора недостаточна, калибровку плеч отношений R1 = R2 = 10^ Ом будем производить в равноплечем мосте, т.е. при R3 = R4 = 10^ Ом. При допустимой мощности рассеивания 0,01 Вт, напряжение питания моста равно 200 В. Нуль-индикатором служит ЭМУ, обладающий чувствительностью ЖГ^ В/дел.

Щ" Un'-^-yr1^^ 200-4.10"7.0,25 - 2.ДГ5 В. у 0 RI (i+rn)2

Отклонение указателя нулевого индикатора составит 2 дел.

Все данные расчета требуемой чувствительности и других параметров нулевого индикатора У400НИ приведены в прилож.7. Данные расчета подтверждают, что для обеспечения требуемой чувствительности при калибровке плеч отношений моста-копао с ратора для пределов измерения 10 - 10 0м подходит фотогальванометрический микровольтнаноамперметр К325, а для прес то делов измерения 10 - 10 0м - электрометрический усилитель

TP с чувствительностью 10-20 мкВ/дел. и RBX ^ 10 0м.

При проектировании установки У400 принималось во внимание требование того, что вариации переходных сопротивлений контактов коммутирующих устройств не должны влиять на точность результатов сравнения /измерения/ сопротивления мер. С этой целью в качестве коммутирующих устройств моста были выбраны штеккерные замыкатели и рычажные переключатели с суммарной вариацией переходного контактного сопротивления не более с

10 0м. Исходя из предельного суммарного значения относительной погрешности сравнения принимаем составляющую погрешности &q от вариации переходных контактных сопротивлений —R равную 10" . Тогда минимальное значение сопротивлений плеч

R1 = R2 должно быть не менее: aRr Ю"6

R1 = R2= 100 = "icf5" " 100 0м- 7 3 /

О с

Для получения отсчета показаний моста с дискретностью -7

10 при сравнении сопротивлений I 0м необходимо иметь не менее семи отсчетных декад , причем для получения последнего знака придется еще прибегать к интерполяции. Так как, согласно / 3 /, номинальное значение Ri = 100 Ом, то младшая декада должна иметь дискретность Юц = Ю""4 Ом. Следовательно, в качестве декад уравновешивания с величинами сопротивления ступеней 10"^- ТО*"4 Ом необходимо использовать шун-тирукщие декады сопротивления. Погрешность, обусловленная вариациями сопротивления контактов рычажных переключателей шунтирующих декад, определится [4.2] из выражения:

Rz к R + Rojk

Предполагая, что при шунтировании сопротивлением имеет место вариация dRujK, получим:

W = Du.D 'dRwK* ИЛИ

К + Кшк / /п\ 2

0 У 2 dtO = - (to/R) -dRWK, где du) является в данном случае искомой погрешностью.

При номинальном значении плеча R1 = 100 Ом величина приблизительно равна:

I : 121 - для двух первых шунтирукщих декад, I : 1000 - для третьей декады, I : 10000 - для четвертой декады. Фактическое значение .вариации сопротивления контактов рычажных переключателей не превышает 5*10 , что подтвердилось многократными экспериментальными исследованиями. Следовательно, относительная погрешность, вызываемая вариацией контактных сопротивлений всех четырех декад будет равна:

Л Г,» - 5» КГ5 , 5-КГ5 , 5. КГ5 , 5»I0"5 Q аш |---1-----Ь —--^8,5*10 .

• 121*100 121*100 10е*. 100 ТО4-100 Фактическое значение вариации сопротивления штеккерных замыкателей, используемых для коммутации всех резистивных элементов моста, кроме шунтирующих декад плеча сравнения, составляет 10"® Ом. Следовательно, относительная погрешность, вносимая вариацией переходных контактных сопротивлений, при коммутации самой низкоомной цепи составит:

7 = (10б / 1qZ) • 100 % я 0,000001 % .

При аттестации и поверке образцовых мер сопротивления высших разрядов температура окружающего воздуха должна поддерживаться равной плюс 20 + 1° С, при этом изменение температуры в термостатированной измерительной камере, в которой размещены поверяемые и образцовые меры, не превысит 0,02° С. Пассивное термостатирование резистивных элементов блока мостовой измерительной схемы обеспечит постоянство температуры в 0,1°С и внутри этого блока /плечи R1 и R2 моста-компаратора/.

Исходя из условия равновесия моста Rn = :R2 , относительная погрешность отношений плеч моста будет иметь вид:

- $Rn = bR1 - $R2.

Для достижения пренебрежимо малого рассогласования моста из-за изменения температуры окружающего воздуха при разработке задавались отношением ТКС, равным 10"® град""^, тогда при изменении температуры на 0, 1° с 8ri-sr2 = 10 %. Для плеч моста /?х и RN допустимая разность температурных погрешностей $RX - SRN = 10"® %. В этом случае максимальная температурная погрешность при поддержании температуры окружающего воздуха плюс 20 + 1° С будет: $t=(S-Rx-$RN)-(§Ri-bR2) = 0,9-ю"5 * .

Погрешность от нагрева резистивных элементов собственным рабочим током при мощности рассеивания на и ^ - 0,01 Вт согласно [3.ЗОН при нагрузочном коэффициенте Q = 0,8 град/Вт и при мощности рассеивания на резисторах плеч R1 и R2 - 0,001

Вт, не превышает = 10"® %,

Таким образом, суммарная погрешность, обусловленная изменением температуры в процессе сравнения /измерения/: = <5"t' + $t = И"5 % • /4/

Учитьшая, что при проектировании блока мостовой измерительной схемы резисторы плеч отношений подбирались с одинаковым 1КС как по абсолютной величине, так и по знаку, следует считать /последующие экспериментальные исследования это подтвердили/, что результирующая погрешность от изменения температуры будет значительно ниже указанной в / 4 /.

Погрешность измерения сопротивления /рис.2/ от токов утечки через изоляторы узловых точек /вершин моста/ определится из выражения [2.IIU :

Составляющая погрешности от токов утечки с вершин А и В , протекающих по изоляторам Та и : ft -(R2/re-Rl/ra)-100, зависит только от номинального значения сопротивления плеч Ri и R2 /в случае их равенства, что имеет место при сравнении равнономинальных резисторов, и от равенства сопротивлений изоляции вершин А и В /. Практические исследования, проведенные на блоке мостовой измерительной схемы, показали, что эта составляющая погрешности лежит за пределами чувствительности мостовой схемы и, следовательно, может не приниматься в расчет так же, как и составшкщая погрешности от токов утечки в узловой точке С моста:

Г(1+т)г. Rx(1+m) 7 которая зависит от величины измеряемого сопротивления /?х > и в то же время практически не влияет на результат измерения лишь несколько снижает чувствительность нуль-индикатора. Значительному снижению влияния токов утечки на результат измерения способствует применение метода перестановки.

2.4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КОМПЛЕКТНОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ-КОМПАРАТОРА У400.

Экспериментальные исследования установки У400 проводились в два этапа: лабораторные испытания, проведенные автором диссертации в кишиневском НПО "Микропровод" и приемочные испытания при участии автора в рамках НИР во БНИИМ /Ленинград/.

Программа лабораторных испытаний установки У400 включала в себя проверку соответствия технических характеристик моста-компаратора требованиям технического задания, вццанного ВНИИМ. Для обеспечения возможности сравнения /измерения/ сопротивления образцовых мер высших разрядов с предельными относительными погрешностями, указанными в табл. 7 и 8, установка У400 была исследована на максимальную разрешающую способность по чувствительности. Оптимальные соотношения элементов схемы для получения максимальной чувствительности были предварительно определены автором расчетным путем, а экспериментальная проверка дала результаты, приведенные в табл.9.

В ходе экспериментальных исследований на установке У400 были произведены сравнения действительных значений сопротивления микропроволочных однозначных и многозначных мер с одинаковыми номинальными значениями, находящихся под наблюдением в НПО "Микропровод" в течение длительного времени. Сравнение мер было произведено дважды в течение одного года.

Номинальные значения электрического сопротивления сравниваемых мер, Ом

Предельные расчетные суммарные относительные погрешности сравнения равновеликих сопротивлений, % Ю~3 Ю"2 ю-1

I 10

ТО2- то5 то6- то8 то-то

10

0,001 0,0001 0,00004 0,00001 0,00004 0,0001 0,0002 0,0005 0,001

Таблица 8

Номинальные значения Номинальные значения Предельные измеряемых сопротив- образцовых мер сопро- расчетные лений, 0м тивления, 0м отн, погр., % от 10 до ТО2 10 или ТО2 0,001 от ТО2 до ТО5 ТО2, ТО3, ТО4, ТО5 0,0005 от ТО5 До ТО8 ТО5, ТО6, ТО7, ТО8 0,001 от ТО8 до ТО9 ТО8 или ТО9 0,002 от ТО9 до ТО10 ТО9 или ТО10 0,005 от- ТО10 до ТО11 ТО10 0,02 от ТО11 до ТО^2 0,05

Номинальные зна-: чения сопротивл.: мерд Ом Рабочий ток, А : Рабочее :напряже-• : ниед В Комплектная постоянная моста-компарато-торад %/дел.

ТО"3 3,15 - 1,6-ТО"5

ТО"2 I - 1,4* ТО"5

ТО"1 0,3 - 1,2*ТО"5

I 0,1 - 2,5-ТО"6

10 0,03 - ТО"5

ТО2 0,01 2 ТО"5 то3 - 6,3 ТО"5 то4 mm 20 ТО"5 то5 - 63 ТО"5 то6 - 200 ТО"5 . то7, то8 - 450 ТО"5 то9 - 450 1,2-ТО"5 то10 - 450 1,6-ТО"5 то11 - 450 4-ТО"5 то12 — 450 2-ТО"5

Результаты сравнения мер приведены в табл.10. Результаты измерения действительных значений сопротивления резистивных элементов /проволочных, микропроволочных и композиционных/ с номинальными значениями, не кратными 10, с помощью высокоом-ной прецизионной меры отношений, разработанной под руководством и при непосредственном участии автора по схеме трехде-кадного магазина проводимости специально для использования с установкой У400, приведены в табл.П.

Таблица 10

Сравнение действительных значений сопротивления высокоомных мер на установке У400, проведенное в НПО "Микропровод"

•

Номинальные i Зав.номера значения сравнивав-сравниваемых :мых мер мер, Ом : хо6 16 19 34 58 999643,8 998888,3 999812,7 1000165,2 999644.6 998889,8 999813.7 1000164,1 0,8 1,5 1,0 лл 0 I I I 8 0х10' I -7 1,3-10 7 Катушки P40I0 ю7 281 296 344 415 418 I000I273 9999200 9998764 I00I9I54 9974572 I000I287 •9999184 9998781 I00I9I36 9974582 14 16 17 18 10 4 6 7x10" 8 0 -7 1,7. КГ7 Катушки Р4020 ю8 64 72 87 88 99844460 100012870 99998920 100168230 99844610 I000I3070 99998780 100168450 150 200 140 220 1 2 1 2 5 0 4x10 2 -7 2,1-Ю"7 Катушки Р406 ю9 56 62 75 91 I00I545200 998853200 999970600 1000195400 1001540700 998857100 999973700 1000190500 4500 3900 3100 4900 4 3 3 4 5 jxIO" 9 -7 4,8-Ю7 Катушки - Р4030 ю10 134 162 164 9923661000 10048743000 I00I4357000 9923614000 10048684000 I00I4266000 47000 59000 91000 4 5 9 7 . 9x10 I -7 8,4-Ю"7 Катушки Р4043 I

Среднеарифметические «Разность „:Относительная значения 3-х отсчетов, ;среднеариф-:погрешность полученные при:метич. зна*. сличения,

I сличении :2 сличении !чений' 0м !отн'

С К 0 результата измерения, отн.ед.

Типы сравниваемых приборов

Таблица II

Измерение действительных значений высокоомных резистивных элементов с помощью прецизионной меры отношений на установке У400, проведенное в НПО "Микропровод"

Номинальные: Условные : Среднеарифметические 1'Разность 1 :Относительная: С К 0 ' | Типы значения : номера : значения 3-х отсчетов, :среднеариф-: погрешность :результата:измеряеизмеряемых .-измеряемых: полученные при .-метич.значе: измерения, :измерения,:мых прирезист., Ом:резисторов:! измерений измерений :ний, кОм : отн.ед. :отн.ед. :ров

3,333-Ю8 1 2 3 4 333289,6 333348,6 333372|l 333117,9 333288,4 333346,2 333370,1 333114,8 1,2 2,4 2,0 3,1 3 7 6 9 6 2 0 3 X ю-6 7,9-Ю-6 Резисто] МВСГ

5.I010 1 2 3 4 49987350 50024870 50100640 49797710 49985100 50031070 50097740 49794360 2250 3100 2900 3350 4 6 5 6 5 2 8 7 X то"5 6,8-Ю"5 Мера Р4068 ю11 1 2 3 4 I007I0600 99663400 99984560 101127400 I007I9800 99669000 99991660 101132200 9200 5600 7100 4800 9 5 7 4 2 6 I 8 X КГ5 7,9-Ю"5 Мера Р4068

5.10П 1 2 3 4 500963400 498671000 502369000 500072000 501003400 498731000 502404000 500117000 40000 60000 35000 45000 0 I 0 0 8 2 7 9 X ю-4 -4 1,1-10 Мера Р4069

ТО12 1 2 3 4 1001236000 998462000 995912000 998624000 I00I396000 998582000 996042000 998704000 160000 120000 130000 80000 I I I 0 6 2 3 8 X ю-4 1,5-Ю"4 Мера Р4069

Как видно из табл. 10 и II, созданная под руководством и при непосредственном участии автора диссертации для метрологических сличений установка-компаратор У400 на всех пределах либо обеспечивает предельные расчетные суммарные относительные погрешности, либо превышает их, то-есть обеспечивает более высокую точность измерения по сравнению с заданной в ТЗ.

В 1974 г. установка-компаратор У400 была передана в лабораторию эталонов электрических единиц НПО "ВНИИМ им. Д.И.Менделеева11, где в течение года подвергалась экспериментальным проверкам и исследованиям. В результате проведенной научно-исследовательской работы ВНИИМ сделал следующие выводы: в результате выполненной научно-исследовательской работы исследованы следующие средства измерений электрического сопротивления:

- мост-компаратор У400 для сличения эталонов и образцовых о тр мер с номинальными значениями от 10 до 10 Ом;

- переходная мера сопротивления Р4067 с номинальными значениями ТО8- ТО9- ТО10 Ом при параллельном, смешанном и последовательном соединении резистивных элементов.

Разработана и исследована методика сличений /калибровки/ эталонных и образцовых мер сопротивления при помощи установки У400. На основании полученных результатов исследования аппаратуры и методики сличений установлено, что погрешности

СКО/ выполненных измерений составляют: —7 -7

1*10 - 5*10 при сличении эталонных и образцовых мер с равными номинальными значениями сопротивления от I0"3 до I0Q 0м; 2'ТО-' - I*10 при сличении /калибровке/ рабочих эталонов и мер сопротивления с равными номинальными значениями от ТО6 до ТО10 Ом; 5*10~б - I-10"5 при измерении сопротивлений 10**- Ю*2 Ом с использованием меры-имитатора" /из заключительного отчета по НИР "Создание рабочих эталонов и образцовых мер электрического сопротивления с номинальными

О Тр Д значениями 10 - 10х Ом с погрешностью 10 - 10 и эталонной

-3 12 аппаратуры для сличения мер сопротивления 10 - 10 0м с погрешностью 5-Ю"7- 5*Ю-5" ВНИИМ, Ленинград, 1974/.

В процессе исследований установки-компаратора У400 при участии автора диссертации были произведены:

- сличения рабочих эталонов с равными номинальными значениями сопротивления от 10"^ до 10^ Ом при помощи мостов-компараторов У400 и УМКС-I /результаты - в приложении 8/;

- сравнение результатов калибровки эталонных и образцовых fi Q мер сопротивления 10 - 10 Ом, выполненных при помощи мостов-компараторов У400 и МКШ /приложение 9/;

- сличения многозначных мер сопротивления F4067-I с номинальным сопротивлением 10*^ Ом /приложение 10/;

ТТ Т 2

- измерения имитируемых сопротивлений 10х и 10 Ом методом непосредственной оценки /приложения II и 12/.

Полученные в процессе исследования установки-компаратора У400 результаты оценки точности выполненных при участии автора диссертации измерений в НПО "Микропровод" и во ВНИИМ им. Д.И.Менделеева приведены в табл. 12.

В акте ВНИИМ по приемке работы, в частности, отмечалось, что "работа по созданию эталонной аппаратуры для сличения мер п то сопротивления /10 - 10 Ом/ относится к комплексу исследований в области передачи размера единицы электрического сопротивления от Государственного первичного эталона Ома рабочим эталонам и образцовым средствам измерения в широких пределах номинальных значений. Как положительную и прогрессивную сторону работы, в значительной степени обеспечившей её успех, следует отметить тесное творческое содружество работников науки и производства: сотрудников ВНЙЙМ и кишиневского завода "Микропровод". При выполнении работы использованы а.с. Р 257602 /автор Шигорин В.П./, а.с. W 4I559I /авторы Павленко Е.С. и Шигорин В.П./, а.с. № 354364 /авторы Павленко Е.С. и др./. Комиссия считает, что работа выполнена на высоком научно-техническом уровне" /Акт приемки ПИР, ВНИИМ, Ленинград, 1975/.

ВЫВОДЫ.

В результате работы созданы под руководством и при непосредственном участии автора диссертации и внедрены в метрологическую практику прецизионные широкодиапазонные установки-компараторы МКШ и У400, обеспечившие процесс передачи размера единицы электрического сопротивления от Государственного первичного эталона Ома рабочим эталонам и образцовым мерам электрического сопротивления высших разрядов до 10^ Ом.

Достигнутая на установке У400 точность сравнения /калибровки/ высокоомных мер электрического сопротивления превышает ранее достигнутый уровень точности измерения электрического сопротивления на постоянном токе в СССР и за границей.

Результаты исследования установки У400 позволяют рекомендовать её для использования во ВНИИМ'е в качестве эталонного моста-компаратора для сличения /калибровки/ рабочих эталонов и образцовых мер электрического сопротивления на постоянном токе с номинальными значениями от 10^ до Ю^2 Ом.

Выполненная работа позволяет повысить общий уровень точности метрологических работ по обеспечению единства измерения электрического сопротивления, особенно в высокоомном диапазоне." /заключительный отчет по НИР "Создание рабоо то чих эталонов и образцовых мер сопротивления 10 - 10 Ом и эталонной аппаратуры для сличения мер сопротивления 10 -ТО12 Ом", ВНИИМ, Ленинград, 1974/.

Широкодапазонный мост-компаратор МКШ, разработанный и изготовленный НПО "Микропровод" под руководством т. Павленко Е.С. по договору о научно-техническом содружестве с ВНИИМ им. Д.И.Менделеева, внедрен в составе рабочего эталона единицы электрического сопротивления в 1967 г. в лаборатории эталонов и образцовых средств измерений параметров электрических цепей НПО "ВНИИМ им. Д.И.Менделеева" и использовался для проведения эталонных работ." /приложение 16/.

Комплектная измерительная установка-компаратор У400, разработанная и изготовленная в НПО "Микропровод" /Кишинев/ под руководством т. Павленко Е.С., внедрена в составе рабочего эталона единицы электрического сопротивления /ВЭТ 1411-14 -74/ в 1974 году и используется для проведения эталонных работ в лаборатории эталонов и образцовых средств измерений параметров электрических цепей НПО "ВНИИМ им. Д.И.Менделеева"." /приложение 17/.

Результаты исследования стабильности сопротивления измерительных катушек Р4030 (10 Ом) с целью создания рабочих эталонов : Исходные : Изменения действительных значений сопротивления ка-: значения : 6 ту-: сопротив-: за межповерочный срок х 10 шек: мер, *:

Конечные :Изменен, значения :сопротив сопротив.:за весь

1. Там же: Тез. докл. Павленко Е.С., Шигорин В.П. Применение переходных мер F4080 - Р4083 для калибровки эталонов электрического сопротивления, с. 30-31.

2. Всесоюзный семинар по метрологии и технике точных измерений /1974 г./: Тез. докл. Павленко Е.С. Высокоомная прецизионная мера отношений для измерения сопротивлений, не кратных 10, с метрологической точностью, с. 37.

3. НТС работников промышленности и деятелей науки /1951 г./: Улитовский А.В. Микротехнология в электроприборостроении, с. 66-70.

4. НТС по методам измерения больших сопротивлений /1958 г./: Тез. докл. Красикова Т.М., Меркулов А.А. К вопросу о стабильности микропроволочных сопротивлений, с. 38-39.

5. Там же: Тез. докл. Матвеев В.П. и др. Микропроволока как материал для изготовления высокоомных сопротивлений, с. 27.

6. Там же: Тез. докл. Меркулов А.А. и др. Опыт работы института /1955-58 гг./ по разработкам микропроволочных*сопротивлений до I07 Ом включительно, с. 40-41.

7. НГС по измерению малых постоянных токов и напряжений и больших сопротивлений /1964 г./: Тез. и аннотац. докл. и сообщ. Меркулов А.А,, Молчанов Е.Л. Образцовые меры большого сопротивления на основе литого микропровода в стеклянной изоляции, с. 74-75.

8. НТК по вопросам измерения малых постоянных токов и напряжений /1968 г./: Тез. докл. Гехт Р.В. и др. Серия высокоомных измерительных катушек сопротивления класса 0,01, с. 21-22.

9. Всесоюзный научный семинар "Точные измерения электрического сопротивления" /1976 г./: Тез. докл. Павленко Е.С. и др. Метрологические возможности интегрирующего измерителя больших сопротивлений Щ400, с. 33-34.

10. НТК "Повышение качества изделий из микропровода" /1977 г./: Тез. докл. Павленко Е.С. Переходные меры электрического сопротивления P4063-F4067, с. 66-67.

11. I НТК по микропроводу /1961 г./: Тез. докл. Чернова Л.К. Высокоомные магазины сопротивления, с. 69.

12. Там же: Тез. докл. Красикова Т.М., Меркулов А.А. Прецизионные микропроволочные сопротивления свыше 10 М0м,с.59.

13. Е.С. и др. Разработка и исследование промышленного образца интегрирующего измерителя больших сопротивлений Щ400, с. 31-32.2. Книги.

14. Гущина Т.М., Теплинский A.M., Шигорин В.П. Методы точных измерений параметров электрических цепей. - М.: Машиностроение, 1967.- 99 с.

15. Рождественская Т.В., Антонова Д.Й., Жутовский В.Л. Аппаратура для точного измерения больших сопротивлений, малых постоянных токов и методы её поверки,- М.: Изд-во стандартов, 1973,- 144 с.

16. Соболевский К.М., Шакола Д.А. Защита мостов постоянного тока.- Киев: Изд-во АН УССР, 1957.- 102 с.

17. Нетребенко К.А. Цифровые автоматические компенсаторы.-М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961.- 173 с.

18. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники." М.-Л.: Энергия, 1966.- 522 с.

19. Микропровод в приборостроении: Сб.науч.тр./КНИИЭП.- Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1974.- 271 с.

20. Илюкович A.M., Куликов В.А. Средства поверки электрометрической аппаратуры.- М.: Изд-во стандартов, 1978.-112 с.

21. Фихтенгольц Г.М. Курс дифференциального и интегрального исчисления.- М.: Наука, 1969.- 697 с.

22. Карандеев К.Б. Мостовые методы измерений.- Киев: ГТИ УССР, 1953.- 247 с.

23. Теплинский A.M. Мосты для измерения высокоомных сопротивлений и малых постоянных токов.- Л.: Энергия, Ленинградское отделение, 1970,- 95 с.

24. Круковский В.А. Чувствительность компенсационных измерений постоянного тока.- Варшава, 1935.- 98 с.

25. Карандеев К.Б. Специальные методы электрических измерений." М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963.- 344 с.

26. Нейман Л.Р., Калантаров П.Л. Теоретические основы электротехники.- М.-Л.: Госэнергоиздат, 1954.- 416 с.

27. Хинчин А.Я. Цепные дроби.- М.: Физматгиз, 1961.- 112 с.

28. Георгиевский А.Н., Маликов М.Ф. Ртутные образцы международного ома.- Петроград, 1918.- 56 с.

29. Нестеренко А.Д. Основы расчета электроизмерительных схем уравновешивания.- Киев: Изд-во АН УССР, I960.- 716 с.218. 1Ъзенсон Э.З., Теняков Е.И. Измерительные уравновешенные мосты постоянного тока.- Л.: Энергия, 1978.- 110 с.

30. Иванов В.Н., Певзнер Г.С., Цветков Э.И. Основные направления развития электроизмерительной техники.- М.: ЦНИИТЭИПриборостроения, 1980.- 68 с.3. Статьи.

31. Горбацевич С.В. и др. О переходе в СССР на новые эталоны электрического сопротивления/ Труды институтов Комитета, вып.67/127/, 1962, с. 5-И.

32. Шигорин В.П. О стабильности эталонов электрического сопротивления.- ИТ, 1964, № 12, с. 25-26.

33. Кибенко В.Д. и др. Состояние и перспективы отечественных высокоомных мер электрического сопротивления.- В кн.:

34. МП и ПС, 1967, вып.5, с. 263-268.

35. Павленко Е.С., Чернов A.M. Об особенностях влияния токов утечки на точность передачи верных значений электрического сопротивления от образцовых рабочим мерам и приборам большого сопротивления.- В кн.: МП и ПС, 1969, вып.6, с. 283-295.

36. Павленко Е.С., Чернов A.M., Шигорин В.П. Переходные мерыа Оэлектрического сопротивления 10 - 10 Ом/ Труды метрологических институтов СССР, вып.115/175/, 1971, с. 18-28.

37. Павленко Е.С. и др. Цуль-орган для высокоомного автоматического моста постоянного тока /методика расчета и конструирования/.- В кн.: Методы расчета и конструирования средств эл.-изм. техники.- Труды/ ВНИИЭП, 1978,с.26.

38. Павленко Е.С. и др. Высокоомные меры электрического сопротивления. Аппаратура и методы аттестации.- ИКА, 1981, W 3, с. 19-28.

39. Илкжович A.M. и др. Интегрирующий измеритель больших сопротивлений С:цифровым отсчетом.- В сб.: "Исследованияв области электрометрии"/ Труды ВНЙШТРИ, М., 1970, вып. 1/31/, ч. П, с. 109-122.

40. Шигорин В.П. Мостовая установка для точных измерений сопротивления типа УМИС-I/ Труды институтов Госкомитета, вып. 82/142/, 1965, с. 32-40.

41. Подопригора А.В. 0 предельных сопротивлениях, измеримых на мостиках Уитстона и Томсона с заданной погрешностью.-Записки Ленинград. Горного ин-та, 1938, т.XI,вып.3,с.42.

42. Рождественская Т.Б. и др. Образцовые меры электрического сопротивления с номинальным значением 10 и 10 Ом/ Труды ВНИИМ, вып. 28/88/, 1956, с. 53-58.

43. Панкратов Г.Ф. Измерение больших сопротивлений методом разряда конденсатора при постоянном напряжении/ Труды ВНИИМ, вып. 38/98/, 1959, с. 16-21.

44. Павленко Е.С., Чернов A.M. Определение удельных электрических сопротивлений твердых диэлектриков при помощи мостов постоянного тока.- ИТ, 1968, № 6, с. 93.

45. Савенков А.Н., Чернов A.M. О перспективе производства новых приборов сопротивления из микропровода.- В кн.: МП и ПС, Кишинев, 1966, вып.4, с. 216-222.

46. Кибенко В.Д., Чернов A.M. Калибровка и поверка мостов свыше 10*0 Ом по пассивным имитаторам электрического сопротивления.- В кн.: МП и ПС, Кишинев, 1969,вып.6,с.269.

47. Улитовский А.В. Тонкая проволока в сплошной стеклянной изоляции и возможности её применения.- Приборы и техника эксперимента, 1957, Р 3, с. 16-19.

48. Меркулов А.А. Сопротивления из манганиновой микропроволоки в стеклянной изоляции.- Вестник электропромышленности, 1958, Р I, с. 23-26.

49. Меркулов А.А. и др. Высокоомные микропроволочные измерительные катушки сопротивления.- ИТ, 1962, № 2, с.32.

50. Павленко Е.С., Шигорин В.П. Средства и методика калибровки высокоомных эталонов.- ИТ, 1971, № 10, с. 47-50.

51. Шигорин В.П., Павленко Е.С., Макарова JI.A. Стабильность высокоомных эталонных и образцовых мер сопротивления из манганинового микропровода в стеклянной изоляции.- ИТ, 1973, № 6, с. 48.

52. Меркулов. А.А., Молчанов Е.П. Образцовая мера электрического сопротивления на 10® Ом класса 0,1 и точные промышленные резисторы в Ю9 Ом из литого микропровода в стеклянной изоляции.- В кн.: МП и ПС, Кишинев, 1965, вып.З, с. I5I-I6I.

53. Дзюбенко И.В., Илюкович A.M. Имитатор больших сопротивлений для поверки тераомметров.- ИТ, 1969,№ II,с.27-28.

54. Илюкович A.M., Клемин Л.В. Имитатор - мера сопротивлений до Ю17 Ом.- ИТ, 1975, №10, с. 61-63.3 24

55. Илюкович A.M., Клемин Л.В. Трехполюсный управляемый резистивный имитатор больших сопротивлений.- Научные, приборы, 1974, № 4, с. 92-95.

56. Илюкович A.M., Клемин Л.В. Трехполюсный емкостной имитатор больших сопротивлений с электронным интегратором.-Научные приборы, 1974, Р 4, с. 95-98.

57. Илюкович A.M., Клемин Л.В. Сравнительный анализ принципов построения мер больших сопротивлений.- Научные приборы, 1974, W 3, с. 42-44.

58. Павленко Е.С. и др. Универсальные мосты постоянного тока с верхним пределом Ю16 Ом.- В кн.: МП и ПС, Кишинев, 1967, вып.5, с. 285-291.

59. Савенков А.Н., Чернов A.M. Одинарный мост постоянного тока для измерения электрического сопротивления.- В кн.: МП и ПС, Кишинев, 1967, вып.5, с. 292-309.

60. Панкратов Г.Ф., Рождественская Т.Б. Передача верных значений единицы электрического сопротивления от эталонов образцовым и рабочим мерам и приборам большого сопротивления/ Труды институтов Комитета, вып. 52/112/, М.-Л., 1961, с. 38-41.

61. Вессо-Адо Е.К. Влияние нагрузки током на величину электрического сопротивления при точных измерениях/ Труды институтов Комитета, вып.39/99/, М.-Л., I960, с.17-38.

62. Меркулов А.А. О надежности микропроволочных сопротивлений.- ЦИНТИЭлектропром, М., 1962, с. 3-13.

63. Павленко Е.С., Чернов A.M. Логометры сравнения.- В кн.: МП и ПС, Кишинев, 1969, вып.6, с. 174-183.

64. Павленко Е.С. и др. О совершенствовании методики и аппаратуры для поверки одинарных мостов постоянного тока. - В кн.: МП и ПС, Кишинев, 1969, вып.6, с. 269-273.

65. Павленко Е.С., Чернов A.M. Использование принципа компенсации токов для синтеза новых электроизмерительных цепей уравновешивания.- В кн.: МП и ПС, Кишинев, 1971, вып.8, с. 137-144.

66. Павленко Е.С. и др. Прецизионный термостат для измерения электрического сопротивления.- ИТ,1976,№ 5, с. 50.

67. Шигорин В.П. Новая методика калибровки эталонов электрического сопротивления.- ИТ, 1963, Р 3, с. 28-31.

68. Шигорин В.П. Новые переходные меры электрического сопротивления/ Труды ВНИИМ, вып.40/100/, М., 1959, с. 27-31.

69. Шигорин В, П. Схема и методика оценки точности калибровки эталонных сопротивлений/ Труды институтов Комитета, вып. 74/134/, 1963, с. 5-10.

70. Синицын B.C. О влиянии токов утечки на погрешность измерений в цепях постоянного тока/ Науч. записки ЛПТИ, Львов, 1949, вып.8, Р 4, с. 41-46.

71. Милыптейн В.Н. К расчету симметричных измерительных мостов.- Электричество, 1940, № 7, с. 54-58.

72. Бадинтер Е.Я. и др. О стабильности резисторов из литого манганинового микропровода.- В кн.: МП и ПС, Кишинев, 1966, вып.4, с. 206-215.

73. Шалберов Н.А. О причинах изменчивости некоторых электрических свойств манганина.- Журнал технической физики, 1931, тЛ, Р 6, с. 88-92.

74. Вэждественская Т.Б., Жутовский В. Л. Меры большого сопротивления.- ИТ, 1968, № 3, с, 19-23.

75. Коган В.А. Точные измерения на постоянном токе по методу замещения/ Науч.зап. ЛПТИ, 1949, вып.9, №5,с.32-38.

76. Маликов М.Ф. Метод и оборудование для сравнения эталонов электр. сопротивления/ Сообщения ГПМиВ СССР, Л.-М.: Стандартизация и рационализация, 1932, с. 18-24.

77. Маликов М.Ф., Вессо-Адо Е.К. Эталонные катушки сопротивления БИМС*а/ Сообщения БИМС,- Л.-М.: Стандартизация и рационализация, 1933, с. 42-45.

78. Сусуловский С.Г. Применение магазина отношений для повышения точности одинарного моста постоянного тока/ MP НТС "Контрольно-измерительная техника", Изд-во Львовского Госуниверситета, 1969, вып.8, с. 24-28.

79. Обозовский С.С. О погрешности сравнения/ MP НТС "Контрольно-измерительная техника", вып.6, Изд-во Львовского Госуниверситета, 1969, с. 29-33.

80. Маренина А.И. Образцовые катушки сопротивления/ Труды БНИИМ им. Д.И.Менделеева, вып. 39/99/, I960, с.66-69.

81. Любомудрова К.П. Исследования манганина советского производства/ Труды ВНИИМ, вып. 16/32/, 1938, с. 27-31.

82. Арутюнов В.О. Основы совершенствования системы эталонов единиц электрических величин.- ИТ,1974,№10,с.50-54.

83. Горбацевич С.В. и др. Состояние эталонов единицы электрического сопротивления/ Труды институтов Комитета, вып. 39/99/, I960, с. 5-II.

84. Шигорин В.П. Метод определения температурных коэффициентов электрического сопротивления катушек/ Труды метролог. ин-тов СССР, вып. 97/157/, 1968, с. 17-18.

85. Чахмахсазян Е.А. О влиянии напряженного состояния проволоки на её электросопротивление/ Труды ВНИИМ, вып. 1/56/, 1947, с. 34-36.

86. Carrington Ken, Closed loop DC ratio techniques. 19th Annual ISA Conf* Proc., Hew York, 1964.

87. Sauer H.A. The design construction and performance of a wide range d.c. conductance bridge. IEEE Trans. Ins-trum. andMeasur., 14, n.3, 1965.

88. Praglin Julius, Electrometertechnik. "Instrumenten-kunde", n.l, 1967.4. Диссертации.

89. Вальчихин Д. Д. Точные измерения высокоомных сопротивлений.- Дис.канд. техн. наук. - Ленинград, 1946 -1947.- 198 с.

90. Шигорин В,П. Разработка и исследование новой методики и аппаратуры для наиболее точных измерений сопротивлений на постоянном токе.- Дис.канд. техн. наук. -Ленинград, 1959.- 254 с.

91. Клибанов Л.И. Исследование путей улучшения основных метрологических характеристик и разработка прецизионных высокоомных мостов постоянного тока.- Дис.канд. техн. наук. - Кишинев, 1978.- 246 с.

92. А.с; 354364 /СССР/. Высокоомная переходная мера электрического сопротивления/ Краснов А.К., Павленко Е.С., Фрухтман М.Л. - Опубл. в Б.И., 1972, № 30.

93. А.с. 596893 /СССР/. Высокоомная переходная мера электрического сопротивления/ Краснов А.К., Павленко Е.С., Фрухтман М.Л. - Опубл. в Б.И., 1978, Р 9.

94. А.с. 104848 /СССР/. Способ изготовления электрических сопротивлений/ Улитовский А.В. и др. - Опубл. в Б.И., 1957, № 12.

95. А.с. I0376I /СССР/. Высокоомное электрическое сопротивление/ Меркулов А.А., Трояновский В.В. - Опубл. в Б.И., 1956, Р 7.

96. А.с. 237941 /СССР/. Способ производства литого микропровода из сплавов металлов в стеклянной изоляции/ За-боровский В.И. и др. - Опубл. в Б.И., 1969, Р 9.

97. А.с. 4I559I /СССР/. Магазин отношений для измерения сопротивления с относительным отсчетом показаний/ Шигорин В.П,, Павленко Е.С. - Опубл. в Б.И., 1974, Р 6.

98. А.с. 226719 /СССР/. Компенсатор тока/ Павленко Е.С., Чернов A.M. - Опубл. в Б.И., 1968, IP 29.

99. А.с. 249472 /СССР/. Калибруемый мост постоянного тока для измерения больших сопротивлений/ Клибанов Л.И., Павленко Е.С., Чернов A.M. - Опубл. в Б.И., 1969, W 25.

100. А.с. 600460 /СССР/. Четырехплечий мост постоянного тока для измерения сопротивлений/ Клибанов Л.И., Павленко Е.С., Цисун С.П. - Опубл. в Б.И., 1978, № 12.

101. А.с. 220349 /СССР/. Устройство для поверки высокоомно-го одинарного моста/ Чернов A.M., Кибенко В.Д. - Опубликовано в Б.И., 1968, № 20.

102. А.с. 241523 /СССР/. Имитатор электрического сопротивления/ Чернов A.M. и др. - Опубл. в Б.И., 1969, № 14.

103. Нормативно-технические документы.

104. ГОСТ 8.057-80. ГСИ. Эталоны единиц физических величин. Основные положения.- Изд. стандартов, М., 1981.

105. ГОСТ 23737-79. Меры электрического сопротивления. Общие технические условия.- Изд. стандартов, М., 1979.

106. ГОСТ 8,207-76. ГСИ. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения.- Изд. стандартов, М., 1981.

107. ГОСТ 8.372-80. ГСИ. Эталоны единиц физических величин. Порядок разработки, утверждения, регистрации, хранения и применения.- Изд. стандартов, М., 1981.

108. ГОСТ 8.028-75. ГСИ. Государственный первичный эталон и Общесоюзная поверочная схема для средств измерений электрического сопротивления.- Изд. станд., М., 1976.

109. ГОСТ 8.009-72. ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений.- Изд. станд., М., 1981.

110. ГОСТ 8.382-80. ГСИ. Средства измерений образцовые. Общие требования к созданию, порядку метрологической аттестации и применению.- Изд. станд., М., 1981.

111. ГОСТ 16263-70. ГСИ. Метрология. Термины и определения. - Изд. стандартов, М., 1970.

112. Каталоги промышленного оборудования и изделий.81. 7846 ТУ. Установка мостовая для измерения сопротивления типа УМИС-2.- ВНИИМ, Л., 1969.- 16 с.

113. Техническое описание "Катушка переходная 11x10 Ом тип КП-5", ВНИИМ, Л., 1969.- 12 с.

114. Техническое описание "Переходная мера сопротивления тип ПМС-1", ВНИИМ, Л., 1969.- 14 с.

115. Техническое описание "Переходная мера сопротивления типа ПМС-2", ВНИИМ, Л., 1969.- 9 с.

116. Меры электрического сопротивления переходные Р4063, 14064, Р4065, J4066, 14067. Паспорт, НПО "Микропровод", Кишинев, 1984.

117. Меры электрического сопротивления универсальные 14080, I408I, Р4082, 14083. Паспорт, НПО "Микропровод", Кишинев, 1984.