сверхточное измерение напряжений, Кто чем пользуется. Опции

[Designer56]

Из старых- хорош В7-34. И хотя заявленные погрешности у него хуже, чем у В7-72 и у Агилента (заявленные, а не реальные), поверка на калибраторах типа Н4-7 и В1-9 показывает, что по точности он не уступает вышеупомянутым. И он очень стабилен. У нас на работе их было множество, так что статистику было из чего набрать. Я объясняю это тем, что во времена ег разработки у производителя просто не было в наличии соответствующих эталонов. Из импорта мне когда- то очень понравился вольметр ПТ Systron-Donner. Теперь таких не делают, к сожалению.

[Herz]

Теперь таких не делают, к сожалению.

Отпала потребность в хороших приборах?

[Designer56]

Точные измерения- это непременный аттрибут качества. Современная рыночная парадигма качества не предусматривает. Во всяком случае, как основной критерий . Есть некоторые отрасли, где это ещё нужно. Но это, скорее, исключение. Поэтому вместо вольтметров имеем гаджеты.

[iddqd2001]

В7-34 - один из примеров того, как одна лишь тщательная проработка классических решений позволяет создать прибор более высокого уровня.
Известно, что от АЦП двухтактного интегрирования, собранного на элементной базе 80-х годов, практически невозможно получить линейность лучше, чем 10^-4 ввиду противоречивых требований к компаратору и диэлектрической абсорбции конденсатора в интеграторе. Разработчики решили не сдаваться, т.к. переход на ШИМ АЦП (как на последующем В7-46) привёл бы к необходимости микропроцессорного управления. Путём введения подбираемой при настройке компенсирующей RCC цепочки в интегратор и разбиением нуль-компаратора на два каскада проблему удалось решить с наименьшими затратами.
Второй по метрологической важности элемент вольтметра - ИОН. И здесь мы видим подход, ценность которого заключается в деталях. В качестве основы взят распространённый и дешёвый стабилитрон КС190Г класса долговременной стабильности 0,02 и помещён к компактный малоинерционный термостат с однослойной обмоткой нагревателя и крошечным бусинковым термозеристором.
Третий элемент - резистивные делители, коих в В7-34 не мало. Традиционное решение включало в себя цепочки микропроволочных резисторов типа МРХ или МВСГ. Конструкторы пошли несколько иным путём. Не отказавшись от манганинового микропровода, они предложили сделать делители более компактным и стабильными за счёт выполнения обмотки на едином керамическом каркасе и размещения подгоночных резисторов непосредственно рядом с ним в одном герметичном корпусе. Аналогичная конструкция применялась и в более раннем В7-27 того же производства МНИПИ, только шифр ДНМ она ещё не имела.

[Designer56]

Именно так. Точный прибор- это не только и не столько многоразрадный АЦП, сколько резисторы, конденсаторы и ещё колдовство с конструкцией с целью минимизации всяческих паразитных эффектов. По сути, впечатляющие успехи в полупроводниковой технологии в смысле точности измерения не дали ничего, или почти ничего. Точность и стабильность хороших настольных лабораторных приборов разработки 70-80-х годов прошлого века не хуже, а иногда и лучше современных. Сервис улучшился-да. Размеры уменьшились- да, за счет уменьшения размеров чисто цифровой части приборов, да и то не очень радикально. Ну и ещё потребляемая мощность уменьшилась, потому, что в старых приборах использовалось много логики ТТЛ и ТТЛШ. То же касается и калибраторов. Более того, сотрудники ВНИИМС мне говорили, что они предпочитают старые калибраторы современным, как более надежные в плане стабильности метрологических характеристик.

[shkal]

iddqd2001 , можно ли немного подробнее рассказать про оптомодуляторы в в2-39? В чем их уникальность?

[VCO]

Модераторам:
Тема сверхточного измерения напряжений, если не ошибаюсь, находится совсем не по адресу, ей место в метрологии.

Именно так. Точный прибор- это не только и не столько многоразрадный АЦП, сколько резисторы, конденсаторы и ещё колдовство с конструкцией с целью минимизации всяческих паразитных эффектов. По сути, впечатляющие успехи в полупроводниковой технологии в смысле точности измерения не дали ничего, или почти ничего. Точность и стабильность хороших настольных лабораторных приборов разработки 70-80-х годов прошлого века не хуже, а иногда и лучше современных. Сервис улучшился-да. Размеры уменьшились- да, за счет уменьшения размеров чисто цифровой части приборов, да и то не очень радикально. Ну и ещё потребляемая мощность уменьшилась, потому, что в старых приборах использовалось много логики ТТЛ и ТТЛШ. То же касается и калибраторов. Более того, сотрудники ВНИИМС мне говорили, что они предпочитают старые калибраторы современным, как более надежные в плане стабильности метрологических характеристик.

Да Вы, батенька, ретроград, как я погляжу. Периодически немного касался этого вопроса и могу во многом возразить:
1. ИОН с 70-80 годов стабилизировались на порядки, а приборы на их основе работают в полевых, а не тепличных условиях.
2. Появились самокалибрующиеся операционные усилители со встроенными ИОН, ЦАП и АЦП, которые догнали по напряжению смещения и обогнали по стабильности и другим характеристикам самые крутые, но капризные суперпрецизионные ОУ.
3. Разрядность и точность современных АЦП (16-24 разряда +/-0.5 разряда) тоже никакими аналоговыми хитростями не компенсировать.
4. Приборы стали надёжнее, не боятся статики, часто - не требуют измерительных камер при тех же режимах за счёт цифровой обработки сигнала, которой в старых приборах не было. До сих пор жалко ЕМНИП советские прибалтийские В7-49, которые дохли как мухи от случайного прикосновения.
5. Само применение более чистых полупроводниковых технологий и цифровых методов не могло не сказаться на точности и стабильности измерений. Сейчас портативные приборы часто измеряют с большей точностью, чем раньше стационарные. За счёт снижения потребления и автономного питания у них меньший термодрейф и нет чувствительности к утечкам.

[iddqd2001]

Всё, что Вы, YIG, перечислили является бесспорным, но в основном применительно к сегменту DMM среднего уровня - 4,5-6,5-разрядным. Тенденция перехода от дискретных АЦП к интегральным решениям наметилась в таких приборах очень давно. Вот на память несколько примеров: FLUKE 8808A – LTC2440, Agilent 34410A - AD9283+AD9200, FLUKE 289 – LTC2415, FLUKE 189 – LTC2435, Rigol DM3061 - ADS1256. Что касается ИОН, то в десктопных мультиметрах LM399AH всё ещё вне конкуренции.
Вместе с тем, сегмент приборов для сверхточного измерения и воспроизведения напряжений более консервативен. Мультиметров с разрешением 8,5 десятичных разрядов на всём белом свете 11 моделей. Их схемотехника давно известна и каких-то кардинальных изменений в области АЦП, ИОН за последние годы не наблюдалось. Как использовали в ИОНах проверенные временем и метрологически предсказуемые Nx1N829 и LTZ1000, так и используют. Изменения лишь в деталях: кто-то упор делает на статистические делители, кто-то на индуктивные, Datron - на ШИМ, где-то решили использовать термоциклическую нормализацию и т.п. Даже самокалибрующихся ОУ там не увидишь, не говоря об интегральных АЦП.

shkal уникальность их конечно же в характеристиках: http://www.lightbyled.biz/Downloads/OEC.pdf. К примеру, советские ОЭП-16 долгое время использовались в МДМ усилителях вольтметров и калибраторов, но для диапазона нановольт они не подходят. Кстати, В7-54, о котором так же идёт речь в заметке, разрабатывался в двух модификациях, отличавшихся кроме всего прочего ещё и тем, что в одной низкочастотный канал входного нормирующего усилителя был выполнен на дискретных элементах и фоторезисторном модуляторе, а в другой (с худшими характеристиками) - всё это заменено на два чоппер ОУ LTC1150.

[Designer56]

Да Вы, батенька, ретроград, как я погляжу. Периодически немного касался этого вопроса и могу во многом возразить....

Речь шла о точных лабораторных приборах. Поинтересуйтесь паспортными данными. Из них совершенно четко видно, что как в плане метрологических характеристик, так и в плане рабочих условий эксплуатации никаких существенных изменений не произошло.
Касательно АЦП: я об этом уже упоминал, что, скажем, интегрирующий АЦП старого прибора, который делался на что-то десятке активных аналоговых компонентов по метрологии, как минимум, не уступает современному, сделанному на ИС. И тот и другой требует прецизионных пассивных компонентов. Причем высокостабильных, состаренных. По потреблению- да, современные выигрывают, как правило. Но выигрыш этот- десятки- сотни милливатт, что для настольного прибора большого значения не имеет.
Про ИОНы Вам уже объяснили. Да, 1N829 или 2С191ОС требуют около 100 мВт в номинальном режиме. Современные ИОН могут также выигрывать по данному параметру, но опять- таки это не радикальный выигрыш для лабораторного прибора.
Все остальные аргументы изложены у iddqd2001.
Добавлю, что для специальных измерительных устройств, предназначенных для работы в жестких условиях эксплуатации типа УХЛ-1, современная элементная база позволила достигнуть значительного пргресса как в плане точности, так и в плане массогабаритных показателей. Я сам занимался такими вещами, и не признать этого факта было бы глупо. Но эти вещи не входят в круг обсуждаемых в данной теме вопросов. У них и требуемые погрешности совсем другие.

[VCO]

Речь шла о точных лабораторных приборах.

Вообще-то да, я имел в виду брэндовые модели относительно высокой точности таких производителей как Keithley и Fluke, а не сверхточные приборы, которые мне недоступны. Консервативность в последних легко объяснима: их разработка и производство - дело некопеечное, а потребность исчисляется единицами-десятками в год. Покуда топовая модель не окупится, разрабатывать что-либо более передовое нет смысла. Поэтому схемотехника не может меняться также быстро, как в точных вольтметрах и мультиметрах.

[Designer56]

Да применяют сейчас везде и АЦП однокристалльные и прочь. Я говорил не о том. я про то, что микроэлектроника в прецизионном приборостроении не дала практически выигрыша в плане метрологии. То есть того, для чего, собственно, и делают приборы. Масса и размеры уменьшились, да! В сегменте дешевых приборов- да, прогресс. И прогрессивные ИМС и цифровая обработка не могут снять потребность в высостабильных компонентах особенно для прецизионных приборов. И качество разработок снижается, видимо, из-за того, что разработчики очень уж сильно полагаются на повые ИМС. Отсюда- часто предпочитают старые, проверенные приборы.

Упомянутый выше вольтметр Агилент- яркий пример. В частности, кроме того, что я уже говорил, стоит внимательно прочесть раздел о влиянии коеффициента формы на точность измерения напряжения переменного тока. Прибор заявлен как "TRUE RMS". А доп. погрешность от формы напряжения намекает, что это совсем не так. Как у обычного выпрямляющего. Или, скажем, почему-то количество выборок для усреднения нельзя произвольно запрограммировать. Только, если память не изменяет, 3 или 4 значения.

[alexkok]

Сам я "для дома, для семьи" использую старенькие Solartron 7081 и Datron 1071, соответственно 8,5 и 7,5-декадные. Но не смотря на то, что они оба в отцы годятся В7-54 и новоделам, метрологическими характеристиками могут блеснуть до сих пор. К примеру, Solartron 7081 выпуска 1984 года не калибровался более 20 лет, тем не менее, когда он попал ко мне, то имел погрешность на DCV и R меньше, чем любой из ранее упомянутых более новых мультиметров за 12 мес.

А схем на Datron 1071 у Вас случайно не имеется?
Я как раз сейчас свой ремонтирую, похоже ПЗУ при пониженной температуре не читаются.

[iddqd2001]

Вот здесь я обращался с просьбой о сканировании схем на Datron 1071. Обещали помочь.

[Евгений Германов...]

Здравствуйте. Хотелось бы узнать ваше мнение о флюке 8508а

[iddqd2001]

Думаю, что углубляться в спецификацию 8508А малоинтересно, тем более, что даже сервисное руководство доступно всем желающим.



В целом мне представляется, что 8508А по праву может называться самым лучшим эталонным мультиметром. От своих "родителей" - Wavetek 1281 и Datron 1281 - он перенял структуру лицевой панели, каскадную трансформаторную схему источников питания (традиционные два жёлтых тороида), тип АЦП и плату ИОН. Последняя вообще не претерпела никаких изменений (даже тип конденсаторов остался тем же), разве что LT1013 рядом с резисторной сборкой Vishay сменил корпус на DIP8. Всё остальное подверглось существенной переработке, в т.ч. отказались от блочно-модульной структуры мультиметра за счёт перехода на SMD и, как результат, более плотного монтажа; заменены все громоздкие серийные микропроволочные и фольговые резисторы на компактные проприетарные микросборки.
Правда от наследия 1281 и капля дёгтя всё же имеется. Fluke 8508А самый медленный среди ныне выпускающихся эталонных мультиметров. В режиме 8-1/2, где конкуренты обеспечивают 5-6 преобразований в секунду, 8508А - всего лишь 0,16. При уменьшении разрядности шкалы ситуация ещё больше усугубляется.