Эталонный калибратор электрического напряжения в диапазоне частот 0,1–30,0 МГц

Рассмотрен парк высокоточных средств измерений переменного напряжения – рабочих эталонов 1-го и 2-го разряда в диапазоне частот 0,1–30,0 МГц. Отмечено, что в качестве рабочих эталонов 1-го разряда безальтернативно применяются термоэлектрические преобразователи напряжения, которые разработаны более 30 лет назад, выработали ресурс и не удовлетворяют современным эксплуатационным требованиям. Альтернативой комплектам термоэлектрических преобразователей в диапазоне частот 0,1–30,0 МГц могут быть калибраторы переменного напряжения. Однако в указанном диапазоне частот отсутствуют калибраторы переменного напряжения – рабочие эталоны 1-го разряда. Для работы в диапазонах частот 0,1–30,0 МГц и напряжений 1·10^–3–10 В разработан калибратор напряжения переменного тока высокочастотный Н5-10 с характеристиками, которые превышают требования к характеристикам рабочих эталонов 1-го разряда. Описаны принцип построения, характеристики и эксплуатационные возможности калибратора Н5-10. При построении калибратора использован метод уравнивания амплитуды высокочастотного напряжения с известной амплитудой низкочастотного синусоидального напряжения путём амплитудного детектирования. Высокочастотное синусоидальное напряжение в калибраторе формируется синтезатором частоты методом прямого цифрового синтеза и системой полосовых фильтров. Точность и стабильность амплитуды высокочастотного напряжения на выходе калибратора поддерживаются системой автоматического регулирования, основанной на принципе взаимообратных преобразований с применением двухдиодной интегральной сборки идентичных диодов Шоттки. Низкочастотное стабильное напряжение для опорного входа системы автоматического регулирования формируется низкочастотным калибратором с частотой 10 кГц. Данный калибратор формирует переменное напряжение в диапазоне 0,1–10,0 В с коэффициентом гармоник менее 0,01 % и дискретностью перестройки амплитуды 0,001 %. Низкочастотный калибратор построен на множительных цифроаналоговых преобразователях методом цифрового синтеза синусоидального напряжения стабильной меры постоянного напряжения 2,5 В. Номинальные выходные напряжения калибратора Н5-10 в диапазоне 0,1–10,0 В воспроизводятся системой автоматического регулирования, а в диапазоне 1–100 мВ – масштабированием с использованием делителя напряжения. Основными областями применения разработанного калибратора Н5-10 являются поверка и калибровка электронных вольтметров, калибраторов напряжения, мультиметров и измерительных преобразователей напряжения, используемых в качестве рабочих эталонов нижестоящих разрядов.

1. Гуревич М. Л., Горшков А. В. Калибратор напряжения высокочастотный Н5-4. Сборник статей «Новые разработки ФГУП «ННИПИ Кварц» в области создания особо точных эталонов напряжения переменного тока». ННИПИ Кварц, Нижний Новгород, с. 66–72 (2009).

2. Крестовский В. В. Телитченко Г. П., Шевцов В. И. Особенности измерения переменного высокочастотного напряжения электронными вольтметрами. Измерительная техника, (10), 49–51 (2010). https://elibrary.ru/navlzt

3. Телитченко Г. П., Шевцов В. И. Анализ метрологического обеспечения средств измерений переменного электрического напряжения. Главный метролог, (5), 15–23 (2003).

4. Гуревич М. Л., Шевцов В. И. Российские электротепловые и диодно-детекторные технологии для измерителей переменных напряжений высшей точности. Сборник трудов конференции «175 лет ВНИИМ им. Д. И. Менделеева и национальной системе обеспечения единства измерений», Санкт-Петербург, 14–15 июня 2017 года, ВНИИМ им. Д. И. Менделеева, Санкт-Петербург, с. 68–83 (2018). https://elibrary.ru/pnxbjn

5. Болмусов Ю. Д., Мартынов В. А. Особенности построения высокочастотных калибраторов напряжения переменного тока. Альманах современной метрологии, (2(18)), 171–179 (2019).

6. Болмусов Ю. Д., Коннов А. Ю., Мартынов В. А. Новые калибраторы высокочастотного электрического напряжения. Главный метролог, (1), 26–33 (2021). https://elibrary.ru/xebewb

7. Волгин Л. И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное. Советское радио, Москва (1977).

8. Болмусов Ю. Д., Горбачев П. А., Поляков В. Е., Кожеватов Д. К., Лещенко Ю. М. Вторичный эталон напряжения переменного тока в диапазоне частот 30–2000 МГц. Главный метролог, (1), 11–17 (2017). https://elibrary.ru/yrhfbp