ЖУРНАЛ СТА 4/2020

жет быть выполнена с помощью ме- тода полиномиальной регрессии. Это позволило обеспечить величину си- стематической погрешности (при проведении поверки сразу же после калибровки прибора, но по другому набору точек) для измерений сигна- лов тока и напряжения – на уров- не 2–5 млн –1 , а для генерации – в пределах 10 млн –1 . 3. Температурные погрешности изме- рений. Эти составляющие погрешно- стей играют значительную роль при измерениях, в том числе для прибо- ров высокой точности, так как пара- метры практически всех элементов аналоговых схем существенно зави- сят от температуры, при которой они работают. Величина этого влияния называется дополнительной темпера- турной погрешностью, которая изме- ряется в единицах млн –1 /°C и для разных элементов может иметь ве- личины от 0,01 (для прецизионных элементов) до нескольких сотен для обычных резисторов – понятно, что в аналоговых цепях использование та- ких резисторов не рекомендуется, обычно применяются элементы с ТКС (температурный коэффициент электрического сопротивления) на уровне 1–5 млн –1 /°C. В связи с этим для точных приборов (например, Keysight 3458A) погреш- ности нормируются по-разному в за- висимости от возможных отклоне- ний температуры окружающей среды (и, как следствие, температуры эле- ментов аналоговых схем прогретого прибора) от тех условий, при которых производилась их калибровка/автока- либровка. Типичными значениями допустимых отклонений являются ±1°C и ±5°C. Понятно, что поддержа- ние заданной температуры с достаточ- ной точностью даже в кондициони- руемых лабораторных помещениях достигается с немалыми усилиями, а в производственных помещениях с мощным тепловыделяющим оборудо- ванием этого достигнуть ещё сложнее. Эффективное решение в этой ситуа- ции состоит в реализации термоста- тирования метрологически значимой части схемы путём её подогрева до за- данной температуры, которая должна быть немного выше возможной тем- пературы в приборе при любом режи- ме работы в пределах нормальной температуры окружающей среды (обычно 23 ± 5°C). В нашем случае удалось реализовать поддержание температуры внутри прибора с точ- ностью 0,1°C, что сделало работу при- бора в известных пределах независи- мой от температуры окружающей среды. За счёт применения пластмас- сового корпуса с низкой теплопро- водностью потребность в энергии для регулирования температуры не пре- вышает 1 Вт, и ёмкости небольшого аккумулятора хватает для автономной работы в таком режиме в течение ра- бочей смены. При подключении при- бора к порту USB он может непре- рывно работать в таком режиме. 4. Долговременный дрейф параметров. Источником этой погрешности яв- ляется старение элементов прибора с медленным изменением значений метрологически важных парамет- ров – величины опорного напряже- ния, сопротивлений и т.д. Борьба с этими погрешностями возможна за счёт использования высокостабиль- ных (обычно весьма дорогих) элемен- тов схемы, ускоренного старения эле- ментов (различные методы электро- термотренировки) и наличия воз- можностей автокалибровки и коррек- ции нуля (автоматически или вруч- ную). Радикальной мерой устране- ния этой погрешности является про- ведение калибровки прибора с уточ- нением текущих значений калибро- вочных коэффициентов, отражаю- щих совокупность истинных значе- ний метрологически значимых пара- метров аналоговой схемы. Возможно- сти калибровки закладываются в firmware (прошивку) таких приборов. Эта процедура может проводиться од- новременно с периодической повер- кой приборов, в зависимости от ре- зультатов поверки. 5. Температурный гистерезис. Эта по- грешность присуща таким критиче- ски важным элементам измеритель- ных приборов, как источники опор- ного напряжения (ИОН), она может возникать в результате значительных нагреваний и охлаждений (выходя- щих на десятки градусов за пределы диапазона рабочих температур при- боров) с возвратом температуры к нормальным условиям. Величина ги- стерезиса не поддаётся прямому рас- чёту и, в зависимости от значений температур и количества циклов из- менения температуры, даже для до- статочно точных ИОН может дости- гать десятков ppm. Известно, что при увеличении количества циклов ве- личина гистерезиса уменьшается, происходит приработка. Кроме того, по нашим наблюдениям, гистерезис значительно уменьшается после дли- тельной (от одних до трёх суток) вы- держки прибора в нормальных усло- виях в выключенном состоянии. Та- ким образом, при соблюдении правил эксплуатации приборов эта погреш- ность не является критической. З АКЛЮЧЕНИЕ В результате проведённого анализа потребностей в измерительных прибо- рах для калибровки и поверки про- изводственных средств измерения бы- ла проведена разработка калибратора СК-01. Результаты испытаний опытных образцов подтверждают правильность принятых технических решений и воз- можность создания портативного при- бора с классом точности 0,005, мало- чувствительного к изменениям темпе- ратуры окружающей среды. В настоя- щее время планируется проведение его метрологической сертификации и по- становка на производство. ● Л ИТЕРАТУРА 1. Зайченко С.Н. Реальное «импортозаме- щение» в приборостроении или завуали- рованный импорт? [Электронный ресурс] // Режим доступа : http://www.kipia.info/ publication/realnoe-importozameschenie- v-priborostroenii-ili-zavualirovannyiy- import/. 2. Программа импортозамещения измери- тельной техники на 2018–2020 годы и на период до 2025 года [Электронный ресурс] // Режим доступа : https://import-net. vniims.ru/upload/import.pdf. 3. Программируемый логический контрол- лер FASTWEL I/O [Электронный ресурс] // Режим доступа : https://www.fastwel.ru/ products/fastwel-io/. 4. Программируемые логические контролле- ры REGUL RX00 [Электронный ресурс] // Режим доступа : https://www.prosoft.ru/ cms/f/473480.pdf. 5. Источники-измерители SourceMeter ® [Электронный ресурс] // Режим доступа : https://ferria.su/smu-sourcemeter/. 6. МИ 2539-99. Рекомендация. Государст- венная система обеспечения единства из- мерений. Измерительные каналы конт- роллеров, измерительно-вычислительных, управляющих, программно-технических комплексов. Методика поверки. – М. : ВНИИМС, 1999. Автор – сотрудник НИИ супер ЭВМ Телефон: (495) 330-0133 E-mail: office@super-computer.ru РАЗ РА БОТ КИ / МЕ Т РОЛОГ ИЯ СТА 4/2020 73 www.cta.ru