Standard Volt und Ampere

Bei einer kürzlich gestellten Frage zur Berechnung der Genauigkeit eines Schaltkreises habe ich über die Kalibrierung im Allgemeinen nachgedacht.

Insbesondere als EEs verwenden wir routinemäßig Volt und Ampere als Einheit, und doch sind dies sowohl vage als auch schwer zu quantifizierende Dinge.

Früher wurde ein Volt durch eine "Standardzelle" definiert, die irgendwo in einem Tresor eingeschlossen war. In diesem Fall wurde jedoch der "Josephson-Spannungsstandard" verwendet, ein komplexes System, das einen supraleitenden integrierten Schaltkreischip verwendet, der bei 70–50 ° C arbeitet. 96 GHz zur Erzeugung stabiler Spannungen, die nur von einer angelegten Frequenz und Grundkonstanten abhängen.

Letzteres ist nicht gerade etwas, was man in einem Keller oder sogar in den Abteilungen für Prüftechnik der meisten Unternehmen zusammenschmeißen könnte.

Der Ampere ist schlimmer. Sie wird in SI definiert als "der konstante Strom, der, wenn er in zwei geraden parallelen Leitern von unendlicher Länge mit vernachlässigbarem kreisförmigem Querschnitt und einem Abstand von einem Meter im Vakuum gehalten wird, zwischen diesen Leitern eine Kraft von 2 × 10 erzeugen würde –7 Newton pro Meter Länge. "

Ich habe keine Ahnung, wie jemand das messen könnte.

Früher wurde der Ohm durch eine bestimmte Größe und ein bestimmtes Gewicht von Quecksilber definiert, dies wurde jedoch zugunsten einer von 1 V und 1A abgeleiteten Einheit aufgegeben.

Dies alles bringt mich zu der Frage, wie viel von dem, was wir verwenden, für das Messgerät eines anderen kalibriert ist. Und wie viele dieser Zähler sind auf die eines anderen kalibriert ... und so weiter und so fort. Scheint wie ein großes Kartenhaus.

Gibt es eine Art von Zwischenstandard für Maßnahmen oder Ausrüstung, die Sie kaufen können, um sie als kalibrierte Referenz für 1 V, 1A und 1 R zu verwenden? (Offensichtlich brauchen Sie nur zwei davon.)

Bonusfrage: Gibt es eine Art von Zertifizierungsaufkleber, auf die man achten sollte, wenn man ein Messgerät oder ein anderes Gerät kauft, das anzeigt, dass es tatsächlich auf die tatsächlichen SI-Werte getestet wurde oder beispielsweise gegen einen Fluke getestet wurde?

Dies alles bringt mich zu der Frage, wie viel von dem, was wir verwenden, auf das Messgerät eines anderen kalibriert ist. Und wie viele dieser Zähler sind auf die eines anderen kalibriert? Und so weiter und so fort. Scheint wie ein großes Kartenhaus.

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Gibt es eine Art von Zertifizierungsaufkleber, auf die man achten sollte, wenn man ein Messgerät oder ein anderes Gerät kauft, das anzeigt, dass es tatsächlich auf die tatsächlichen SI-Werte getestet wurde oder auf einen Fluke ...

Sie haben genau beschrieben, was passiert. Sie müssen keinen exotischen, teuren, "goldenen Standard" in Ihrem firmeneigenen Labor haben, solange Sie über eine zertifizierte Rückverfolgbarkeit der Kalibrierung (falls erforderlich) bis zu einem akkreditierten Labor verfügen , in dem diese tatsächlich vorhanden ist.

Und ja, sie haben tatsächlich einen vom akkreditierten Labor ausgestellten Aufkleber mit dem Datum des Ablaufs der Kalibrierungsgültigkeit auf Ihrem Instrument angebracht. Ich habe es selbst gesehen.

Inhouse befinden Sie sich in einer der folgenden Situationen:

Ich erinnere mich, dass wir während meiner Tätigkeit in der Luft- und Raumfahrtindustrie alle Messinstrumente mit Aufkleber und rückverfolgbaren Kalibrierungszertifikaten sowie den dazugehörigen Unterlagen kalibrieren mussten. Die Testverfahren ("Arbeitsstandards"), die zu verwendenden Instrumente und ihre Rückverfolgbarkeit für die Kalibrierung mussten ausführlich dokumentiert und dem Kunden zur Genehmigung vorgelegt werden, lange bevor tatsächliche Liefertests für das Produkt durchgeführt wurden.

Natürlich hat jede Branche ihre eigenen Anforderungen und Qualitätsstufen. Ich glaube nicht, dass irgendjemand vernünftigerweise erwarten kann, dass ein chinesischer Hersteller von billigen Multimetern ein solches Kalibrierungsprogramm hat, weil es für ihn oder seine Kunden keinen Sinn ergibt.

Zurück zur Rückverfolgbarkeitskette: Die NMIs in der obigen Abbildung sind die National Metrological Institutes. Das NMI für die USA ist das NIST. Ein genauerer Blick auf die "Nahrungskette" der Messtechnik ist in der folgenden Abbildung dargestellt, falls Sie sich fragen:

Bildquelle: Kalibrierung und Rückverfolgbarkeit in der Messtechnik

Gibt es eine Art von Zertifizierungsaufkleber, auf den man achten sollte, wenn man ein Messgerät oder ein anderes Gerät kauft, das anzeigt, dass es tatsächlich auf die tatsächlichen SI-Werte getestet wurde?

Wenn Sie Ihre Instrumente von Keysight oder Tek oder anderen hochwertigen Marken kaufen, erhalten Sie als kostenpflichtige Option ein NMI-rückverfolgbares Kalibrierungszertifikat. Wenn Sie Ihre regelmäßigen Kalibrierungen in einem hochwertigen Labor durchführen lassen, wird ein ähnliches Zertifikat angeboten

Wenn Sie dieses Zertifikat nicht bestellen, wird Ihr Instrument wahrscheinlich immer noch mit den gleichen Verfahren getestet, aber der Anbieter übernimmt keine Haftung dafür, dass Aufzeichnungen über diesen Test und dessen Ergebnisse geführt werden.

Ich weiß, dass unsere Kunden in meiner Branche regelmäßig unsere Produktionsstätte überprüfen und sicherstellen, dass alle in unserer Testlinie verwendeten Instrumente über rückverfolgbare Kalibrierungszertifikate verfügen.

vs getestet gegen sagen, ein Fluke ...

Dies kann immer noch eine rückverfolgbare Kalibrierung sein, wenn der Fluke ein gültiges Zertifikat besitzt. Natürlich erhöht jeder Schritt vom Primärstandard weg die mögliche Fehlerausbreitung von Messung zu Messung und verringert die Genauigkeit, die Sie für das zu testende Instrument in Anspruch nehmen können.

Dies alles bringt mich zu der Frage, wie viel von dem, was wir verwenden, auf das Messgerät eines anderen kalibriert ist. Und wie viele dieser Zähler sind auf die eines anderen kalibriert? Und so weiter und so fort. Scheint wie ein großes Kartenhaus.

An der Spitze des Metrologie-Heaps stehen die Referenzstandards der nationalen Normungslabors. Und diese werden ja hauptsächlich nur im Vergleich miteinander getestet. Zum Beispiel überprüft NIST die Genauigkeit seiner Atomuhr, indem es sie mit den Atomuhren vergleicht, die von der British Standards Institution, der Association Française de Normalization, dem Chinesischen Nationalen Institut für Metrologie usw. verwaltet werden Das einzige, was man mit einem genauen Instrument auf der Welt vergleichen kann, sind die Versuche anderer Leute, dasselbe zu produzieren.

Das von Ihnen gewünschte Label ist "auf NIST rückführbar" (zumindest in den USA).

Das Nationale Institut für Standards und Technologie unterhält Primärstandards, und alle anderen Standards (in Kalibrierungslabors usw.) werden entweder direkt oder indirekt regelmäßig auf ihre Richtigkeit überprüft. Wenn Sie Wert auf die absolute Genauigkeit Ihrer Instrumente legen, erhalten Sie eine Dokumentation, in der alle Schritte beschrieben sind, mit denen Ihre Kalibrierungen bis zum NIST zurückverfolgt werden können. Dies würde beinhalten, welche Übertragungsstandards oder -instrumente verwendet wurden und vor wie langer Zeit jeder mit dem nächsthöheren Standard in der Kette verglichen wurde.