7.2 Еталон одиниці індуктивності

Приблизно до середини 70-х років минулого століття відтворення одиниці індуктивності – генрі здійснювалося в абсолютній мірі за допомогою еталона, що базується на розрахункових котушках індуктивності (через геометричні розміри котушок і магнітну проникність середовища). У той же час з початку 70-х рр. успішно розвивалися роботи зі створення еталона ємності на основі розглянутого вище розрахункового конденсатора Томпсона - Лампарда, точність відтворення якої була істотно вище, ніж індуктивності. Тому сьогодні еталон індуктивності одержує значення розміру одиниці від еталона ємності, при цьому передача розміру одиниці здійснюється за допомогою індуктивно-ємнісного моста. Ця ситуація характерна для більшості еталонів розвинутих країн, відмінність існує лише в деяких технічних деталях.

Зокрема, державний еталон одиниці індуктивності Росії являє собою комплекс із чотирьох мір індуктивності – тороїдальних котушок і еталонного індуктивно-ємнісного моста [37]. Розмір відтвореної еталоном одиниці визначається як середнє арифметичне групи

,

де – дійсне значення індуктивності-ї міри, визначене за допомогою еталонної міри ємності, міри частоти й індуктивно-ємнісного моста.

С

прощену схему моста наведено на рис. 7.12 (відомий як міст Максвелла – Віна).

Для точного вимірювання індуктивності застосовується метод двох зрівноважувань моста [37]:

а) при включенні послідовно зі змінним опором індуктивності, що калібрується, при цьому схема врівноважується регулюваннямі;

б) при включенні перемички на виводирівновага моста відновлюється регулюванням тих же елементів (,).

Формула для визначення має вигляд

,

де – поправочний член, що залежить від параметрів моста;– індуктивність перемички (виконується мінімальною, оцінюється за геометричними розмірами).

В еталоні Росії номінальне значення відтвореної індуктивності становить 10·10^-3 Гн. Оцінка НСП складає 5·10^-6, СКВ ~ 1·10^-6 [44].

Передача розміру одиниці мірам індуктивності, вторинним і робочим еталонам проводиться за допомогою індуктивно-ємнісного моста на =1000 Гц.

В еталоні України також використовуються принципи відтворення одиниці електричної індуктивності на основі мір ємності, опору і частоти. Як відомо, імпеданси конденсатора з ємністю і котушки з індуктивністюна частотіописуються виразами

, .

Якщо за допомогою згаданого вище квадратурного моста-компаратора встановити рівність , то можна записати

.

Аналогічно можна відтворити одиницю індуктивності через значення електричного опору і частоти:

.

Структурну схему еталона електричної індуктивності України, в якому реалізовано цей метод, наведено на рис. 7.14.

Стандарт частоти

Еталонні

міри опору

1Ом – 1 мом

Еталонні міри

електричної

індуктивності

1МГн, 10 мГн, 100 мГн

Еталонний

квадратурний

міст-компаратор

Комутатор

Комутатор

Еталонні

міри ємності

1ПФ – 1 мкФ

ПЕОМ

Рис. 7.14. Структурна схема еталона індуктивності України

Еталон України має такі метрологічні характеристики:

відтворювані значення індуктивності 1мГн; 10 мГн; 100 мГн;

діапазон, в який передається значення одиниці, 110^-6 − 10 Гн;

НСП відтворення одиниці 310^-5;

СКВ відтворення одиниці 110^-5.