Точное (0,01%) измерение тока 4-20 мА, в трехканальном варианте Опции

[shreck]

Привет.

Требуется измерить ток на выходе датчика с унифицированным сигналом 4-20мА. Измерить весьма точно - 0.01% от измеряемой величины. Токоизмерительный резистор может включаться как возле земли, так и возле питания (до 24В). Соответственно имеется и синфазное напряжение.
Плюс ко всему нужны три канала.

Больше всего меня смущает, что надо мерить как без синфазной составляющей, так и с ней.
Берем усилитель с КОСС 120 дБ, что дает 24мкВ ошибки при синфазном 24В. Что уже неприемлемо.

Как можно решить данную задачу? Что за схемотехника входного усилителя здесь используется?

[Tanya]

Измерить весьма точно - 0.01% от измеряемой величины. одного усилителя здесь

Вот посмотрим на характеристики keithley 2000.
Через год после калибровки для измерения в диапазоне 100 миллиампер погрешность 500ppm от измеренного + 800ppm от диапазона. А Вы хотите 100...

[shreck]

Вот посмотрим на характеристики keithley 2000.
Через год после калибровки для измерения в диапазоне 100 миллиампер погрешность 500ppm от измеренного + 800ppm от диапазона. А Вы хотите 100...

Элметро Кельвин 0.0065% от измеряемой величины;
Fluke 709 0.01% Но с ним понятно. Он одноканальный и там есть варианты.

Я хочу не невозможного.

А ток всегда течет по какой-то петле, других вариантов протекания тока не существует.
Если 20 мА дает на выходе преобразователя ток-напряжение 5 В, а 4 мА, соответственно, 1 В, то 24 мкВ по отношению к 1 В меньше 0,01%. Чем это неприемлемо-то?

Измеритель, которым я буду мерить напряжение на выходе преобразователя имеет верхний предел - 1В, что ухудшает приведенные расчеты в 5 раз. Плюс погрешность измерителя напряжения.

[Tanya]

Элметро Кельвин 0.0065% от измеряемой величины;
Fluke 709 0.01% Но с ним понятно. Он одноканальный и там есть варианты.
Я хочу не невозможного.

Я Вас поняла так, что Вы хотите сделать такое самостоятельно...
Ваш первый вариант - там непонятно, как дела с временной стабильностью.
Так Вам нужен готовый прибор? Тогда непонятен выбор раздела для топика.

[shreck]

Я Вас поняла так, что Вы хотите сделать такое самостоятельно...
Ваш первый вариант - там непонятно, как дела с временной стабильностью.
Так Вам нужен готовый прибор? Тогда непонятен выбор раздела для топика.

Да, сделать самому. Для одноканального варианта я представляю как добиться такой точности, а для трех канального - нет.
Вопрос в схемотехнике входного преобразователя. Конкретно, как сделать инструментальный усилитель с большим КОСС

[Tanya]

Да, сделать самому. Для одноканального варианта я представляю как добиться такой точности, а для трех канального - нет.
Вопрос в схемотехнике входного преобразователя. Конкретно, как сделать инструментальный усилитель с большим КОСС

А у Вас есть эталонное напряжение с такой стабильностью?
Вы еще скорость не сказали.

[shreck]

А у Вас есть эталонное напряжение с такой стабильностью?
Вы еще скорость не сказали.

Полоса - условно постоянный ток. Ну или для определенности, до 0.1 Гц.
Опора - 2.5ppm/°C, термостатированная до 0.02°С (пик-пик колебаний температуры). Слегка шумноватая, но АЦП давит этот шум. По долговременной стабильности - пока не знаю.

Точность моего измерителя напряжения - 0.003% в диапазоне ±1В.
КОСС для входного преобразователя в 140 дБ хватит всем мне хватит, при условии преобразования входного тока 4-20мА в 200-1000мВ.

[iliusmaster]

Опора - 2.5ppm/°C, термостатированная до 0.02°С (пик-пик колебаний температуры). Слегка шумноватая, но АЦП давит этот шум. По долговременной стабильности - пока не знаю.
Сложности не только в стабильности температуры.... Какова у вас точность от включения к включению, а точность поддержания температуры кристалла стабилитрона в "опоре"?

Расскажите подробнее об "опоре".... Что за чудо обеспечивает метрологические характеристики лучше чем правильно приготовленная LTZ1000? А производители такой "измериловки" LTZ1000 еще отбирают и состаривают под контролем. Чтобы долговременная стабильность была да и полка фликкер-шума была не особо высокой.

Может там у вас и резисторы VISHAY 0,005% состаренные?
АЦП и фликкер шум задавит? Да еще на уровне 2,5ppm? Вы с какой частотой отсчеты получать будете?


Точность моего измерителя напряжения - 0.003% в диапазоне ±1В.

Что есть 30 ppm. Какое там у вас АЦП?
Вы понимаете, что ни одна серийно выпускаемая микросхема АЦП не обеспечивает требуемой вам точности. Все перечисленные вами измерительные приборы содержат в своем составе "железные" самодеятельные АЦП. Даже при все этом keithley 2002 в заданном диапазоне обеспечивает только 10 ppm стабильности в год.

Сделать измеритель такого уровня с бухты-барахты не получиться,
например погрешность токов утечки... например у вас входные сопротивления усилителя 1МОм, ток утечки по поверхности платы 1пА (в жизни бывает сильно-сильно больше), погрешность выхода получается уже 1ppm, причем ток этот не постоянной величины и зависит от влажности и запыленности. Тут выплывают эквипотенциальные защитные поверхности....
Еще пример - термо ЭДС, создался у вас градиент температуры по плате около 5 градусов, а это обычная величина, а у вас припой свинцово-оловянный, дорожки медные, а выводы микросхем в металле - коваровые, вот свои 5-10 мкВ вы уже поймали.

И таких камешков по дороге к вашей точности в 0,01% еще много!

Я не говорю, что это невозможно. Это во-первых- дорого, во-вторых - долго! Возьмите любой 6,5 разрядный вольтметр и пользуйтесь, производитель за вас уже все камешки с дорожки собрал.

Сообщение отредактировал iliusmaster - Feb 20 2018, 05:54