Development of portable dc voltage calibrators with additive offsets adjusting

Abstract

Запропоновано вдосконалення переносного обладнання для контролювання каналів вимірювання напруги постійного струму кібер-фізичних систем на місці експлуатації. Адитивні зміщення та дрейфи вносять домінуючий вклад в похибку переносних калібраторів напруги постійного струму. Автоматичне коригування на основі методу подвійного комутаційного інвертування дає можливість підвищення продуктивності обслуговування системних вимірювачів напруги багатоканальних на місці експлуатації. Показано, що адитивні зміщення під час відтворення напруги постійного струму окрім еквівалентних напруг зміщення операційних підсилювачів, АЦП або ЦАП, обумовлені завадами спільного виду та струмами витоку через ізоляцію блоків живлення. В розробленій структурі калібратора напруги постійного струму запропоновано використовувати метод подвійного комутаційного інвертування з подальшим аналоговим усередненням вихідного сигналу для автоматичного коригування адитивних зміщень. Проведений аналіз похибок та імітаційне моделювання показали принципову можливість коригування адитивних зміщень калібратора до значень, обмежених неідентичністю параметрів замкнених пар ключів. Аналіз результатів експериментальних досліджень макету калібратора напруги показав інваріантність відтворюваних напруг від значення напруги та від місця розташування імітатора адитивної складової похибки в структурі макету. Нескориговане значення похибки в режимі ручного керування не перевищувало ±1 мкВ для всіх відтворюваних значень вихідної напруги макету. Експериментально показано, що мінімальне значення нескоригованої похибки знаходиться на частоті комутації біля 1,2 кГц в межах ±5 мкВ. Розроблена схема може бути реалізована в базисі програмованих систем на чіпі, що суттєво покращує метрологічні характеристики, зменшує вартість реалізації і уніфікує переносні калібратори напруги та імітатори опору постійного струму Ключові слова: переносний калібратор напруги, автоматичне коригування похибок, адитивне зміщення, калібрування приладів на місці експлуатації