Jump to content

    
Sign in to follow this  
Student148

Термостабилизация измерительного прибора

Recommended Posts

Из "новомодных" технических решений- недавно видел делитель, напыленный на керамическую обкладку элемента пельте, который стабилизировал температуру делителя с точностью 0.1-0.2 градуса с временем готовности около 1 минуты. Но чтобы это повторить надо вакуумное напыление осваивать.

Было бы интересно всю аналоговую часть такого мультиметра собрать на палате с алюминиевой подложкой и положить на пельте для термостабилизации. Вот только как быть с тефлоновыми пятаками под цепи с низкой утечкой?

Share this post


Link to post
Share on other sites
...еще раз наступлю на "мозоль"... столкнулись с отсутствием "нормальных" доставаемых разъёмов для подключения входных кабелей ...

если речь про винтовые зажимы, то тоже приходилось искать Low Thermal EMF Binding Posts , материал покрытия - Gold plated Tellurium Copper

есть у Low Thermal Electronics, Inc., Pomona, IET Labs и у Mueller из такого же материала. Купить проще было Pomona у местных перепродавцов с digikey. У нановольтметров клеммы как правило чистая медь.

Share this post


Link to post
Share on other sites
3. Применяются ли методы коррекции систематической погрешности, вносимой температурой? Т.е. не фиксация температуры устройства, а просто коррекция результатов измерений на основе температуры, измеренной датчиками?

Применяются. В Solartron 7071/7081 этим занимается аналоговый вычислитель поправки к напряжению ИОН в зависимости от температуры опорного стабилитрона.

В Prema 6048 заявлена "Temperature Drift Compensation" в режимах измерения напряжения и сопротивления, что позволяет получить типовой температурный коэффициент 0,05 ppm/C. На аналоговой плате установлен термодатчик, сигнал с которого поступает на вспомогательный АЦП (точно такой же, как и основной). Всё остальное делается уже в цифре. Коэффициенты регрессии определяют при выпуске прибора и прошивают в ПЗУ на весь срок службы.

Предполагаю, что в Keithley DMM7510 тоже есть что-то аналогичное.

Edited by iddqd2001

Share this post


Link to post
Share on other sites
Предполагаю, что в Keithley DMM7510 тоже есть что-то аналогичное.
У всех есть. Автокалибровка называется. Тратит дополнительное время на быстрые калибровочные действия при изменении температуры. Полностью проблему температуры не решает.

 

Для того же 3458а автокалибровка даёт добавочную погрешность 0,16 ppm/С т.е. уход температуры на 7 градусов уже даёт >1ppm

Само собой на других пределах всё ещё хуже.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Из "новомодных" технических решений- недавно видел делитель, напыленный на керамическую обкладку элемента пельте, который стабилизировал температуру делителя с точностью 0.1-0.2 градуса с временем готовности около 1 минуты. Но чтобы это повторить надо вакуумное напыление осваивать.

Осваивать дорого, я недавно интересовался ценами - напылить магнетроном и протравить проводящий слой на поликоре 50х60 в единичном экземпляре в "черную" стоит порядка 20тр, треть цены это фотошаблон. Напыляемые материалы практически любые, подложки тоже - можно ситалл или другую керамику.

А далее наклеить его на стандартный пельтье и стабилизировать.

Share this post


Link to post
Share on other sites

P.S. Упс. Не добавил основную погрешность.

 

0,55+0,16*3C > 1ppm

 

Т.е. 1ppm достижим при условии удержания прибора при температуре не более 3 градусов от температуры калибровки не позднее 1 суток от момента калибровки.

 

Или иными словами рядом должен быть квантовый стандарт напряжения в шаговой доступности.

Share this post


Link to post
Share on other sites
треть цены это фотошаблон.

Для таких размеров как у делителя direct laser writing рулит- прямая засветка фоторезиста лазером. До полумикрона проектная норма.

Тут другой вопрос- чем пылить для получения очень хорошей стабильности, какой подслой на керамику ( буфер) и чем пассивировать для долговременой стабильности? Кстати, советовали пассивировать после лазероной подгонки для лучшей долговременной стабильности.

Вообще-то есть желание сделать измерительный модуль по типу гибридной микросхемы. Делители на керамике по бокам, посередине плата на алюминиевой подложке, большинство активных элементов из современных серий с термалпадом для лучшей стабилизации температуры. Все вместое герметизированно, наружу выходят только цифровые шины после гальваноразвязки.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
У всех есть. Автокалибровка называется. Тратит дополнительное время на быстрые калибровочные действия при изменении температуры. Полностью проблему температуры не решает.

Автокалибровка это совсем другая сущность и для её осуществления совсем не обязательно следить за температурой, хоть при каждом измерении проводи. Prema 6048 её не использует, тем не менее, температурная коррекция у него на всех пределах VDC и OHMS.

Share this post


Link to post
Share on other sites
... И ТЗ на кучу страниц мало что даст...

 

Кому как.

 

"Перечисление метрологических характеристик" никогда не делается просто так. Особливо если речь о прецизионных приборах.

В зависимости от тех или иных требований, конечное решение может изменяться самым принципиальным образом.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вот люди просто резисторы меряют. Покупные. И там масса вопросов. А уж разработка подобного уровня делителя это НИРовская задача неслабая. Чего стоит хотя бы доказать стабильность годовую?

 

https://www.eevblog.com/forum/metrology/t-c...sion-resistors/

Share this post


Link to post
Share on other sites
Для таких размеров как у делителя direct laser writing рулит- прямая засветка фоторезиста лазером. До полумикрона проектная норма.

Мне заявили тоже до полмикрона, но уточнили, что зависит от возможностей конкретного фоторезиста.

 

Тут другой вопрос- чем пылить для получения очень хорошей стабильности, какой подслой на керамику ( буфер) и чем пассивировать для долговременой стабильности? Кстати, советовали пассивировать после лазероной подгонки для лучшей долговременной стабильности.

Это надо уточнять у технологов, там всё слишком запутано и на уровне эмпирики.

 

Вообще-то есть желание сделать измерительный модуль по типу гибридной микросхемы. Делители на керамике по бокам, посередине плата на алюминиевой подложке, большинство активных элементов из современных серий с термалпадом для лучшей стабилизации температуры. Все вместое герметизированно, наружу выходят только цифровые шины после гальваноразвязки.

Тогда лучше с резисторами делителя размещать регулятор термостата и датчики(ОУ+Pt100), а с другой стороны подложки напылить нагреватели - у поликора неплохая теплопроводность.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Тогда лучше с резисторами делителя размещать регулятор термостата и датчики(ОУ+Pt100), а с другой стороны подложки напылить нагреватели - у поликора неплохая теплопроводность.

Грели раньше от невозможности охлаждать - не было элементной базы доступной или было слишком дорого. А так чем меньше температура, тем меньше шумы. Знакомые рассматривали вариант измерительного субкриогенного модуля герметизированного с рабочей температурой на уровне нижнего индастриал или милитари диапзона ( -40 - 60 С). Охлаждение газовое, микрокомперссором инверторным. Обещали почти целую десятичную цифру дополнительно по сравнению с комнатной температурой. Ну конечно это настольный прибор получался, с временем готовности после старта порядка десятков минут или часов.

Напыление разнородных металлов последовательно с литографией- это проблемы с масками. Не все из них травятся химически, приходится плазмой, а это разрушает маску. Т.е проблемы технологичесике.

Через теневую маску можно не получить нужной точности и стабильности- краевые эффекты. Тут надо осваивать технологию самому, т.к ходить по технологам на чужие установки- это отсутствие повторяемости техпроцесса гарантировано.

Мне еще этот вопрос инетресен, потому что есть необходимость пылить резистивные делители для СВЧ хитрой формы. Хотелось бы найти универсальный техпроцесс. Желательно на китайской или самодельной магнетронной пылилке.

 

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Мне еще этот вопрос инетресен, потому что есть необходимость пылить резистивные делители для СВЧ хитрой формы. Хотелось бы найти универсальный техпроцесс. Желательно на китайской или самодельной магнетронной пылилке.

Знаю что Микран так изготавливает свои СВЧ-подложки.

Тут кстати рядом производят собственные магнетронные пылилки.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Да, проблемы с поиском элементов есть. Чего стоило реле найти подходящие... Пытался найти как в одном из вольтметров COTO LOW THERMAL EMF 3600 серия реле, но так и не смог найти где купить их. В итоге просто бистабильные поставил, в расчете что хоть наводок давать не будут от катушки (кроме момента переключения). Так что если знаете хорошие реле для малых сигналов, которые выдержат 1000 В (желательно не только изоляцию до киловольта, но и возможность коммутации таких напряжений), то буду тоже благодарен если подскажете. За разъемы спасибо, пригодится, а то у меня сейчас самые дешманские стоят.

Ну и реле желательно бистабильное, чтобы не подавать ток на катушку для удержания. Потому что в теории то на катушку подается постоянный ток, и он наводок давать не должен, но на деле на катушку реле поступает зашумленный сигнал, который дает наводки на сигнальную линию. Да, в прецизионный вольтметрах стоят не бистабильные реле, но они видимо малошумящий сигнал подают на управляющие катушки, и мне кажется проще не заморачиваться и просто бистабильные использовать.

 

UPD А, все, появились релешки в онлайн магазине, немного другая серия, но те что надо

Edited by Noob_Student

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this