fluke incertidumbre multímetro

8/17/2019 FLuke Incertidumbre Multímetro

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Instituto Nacional

de Tecnología Industrial

Centro de Desarrollo e Investigación

en Física y Metrología

Procedimiento específico: PEE51

CALIBRACIÓN DE MULTÍMETROSDIGITALES DE ALTA EXACTITUD

Revisión: Agosto 2012

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PEE51 Lista de enmiendas: Agosto 2012

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ENMIENDA DESCARTAR INSERTAR RECIBIDO

FIRMANº FECHA CAPÍTULO PÁGINA PÁRRAFO CAPÍTULO PÁGINA PÁRRAFO


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1.

Objetivo

Establecer los m étodos de calibración para m ultím etros digitales de alta exactitud.

2.

Alcance

M ultím etros digitales com prendidos en los siguientes rangos:

Tensión continua (D CV): 0,1 m V a 1000 V

Resistencia en corriente continua (D CR): 1 Ω a 10 GΩ

Corriente con tinua (D CI): 10 µA a 20 A

Tensión en corriente alterna (ACV):

0,1 V a 10 V; frecuencia: 10 H z a 1 M H z10 V a 100 V; frecuencia: 10 H z a 100 kH z100 V a 1000 V; frecuencia: 50 H z a 1 kH z

Corriente alterna (ACI):

100 µA a 10 m A; frecuencia: 40 H z a 5 kH z10 m A a 100 m A; frecuencia: 10 H z a 10 kH z100 m A a 2 A; frecuencia: 20 H z a 10 kH z

Form a de on da: sinusoidal

3.

Definiciones y abreviaturas

Se encuentran en las norm as de referencia, M anual de la Calidad, Plan de la Calidad y en el cuerpo deeste procedim iento.

4.

Referencias

Ver el m anual de u so del instrum ento.Para corriente alterna m enor a 10 m A ver Anexo 1 “Calibración de m ultím etros digitales de alta exac-titud en corriente alterna”, publicado en los anales del 5° Sem inario Internacional de M etrologíaEléctrica -V SEM ETR O -, 9 al 12 de abril de 2002, Río de Janeiro, Brasil.

5.

Responsabilidades

Los técnicos del laboratorio de calibradores y m ultím etros en la ejecución de las calibraciones

El Coordinador de la U T Electricidad supervisa las calibraciones, verifica que se sigu en los procedi-m ientos y com prueba los resultados.

6.

Instrucciones6.1.

Descripción del sistemaEl m ultím etro a calibrar se conecta directam ente a los bornes de salida de un calibrador m ultifunciónFluke 5700A/5720A y se lo calibra por com paración directa (Figu ra 1), excepto para corriente alternam enor a 10 m A (ver anexo 1), para corriente continua m ayor a 2 A hasta 20 A, donde se usa un am pli-ficador de transcondu ctancia Fluke 5220A (Figura 2), para tensión continua m enor a 100 m V, donde

se utiliza un divisor resistivo (Figu ra 3) y para resistencia m ayor a 100 M Ω don de se calibra em pleandoresistores patrón (Figura 4).

Figura 1

CalibradorFLUKE 5700A/5720A

DMM


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Figura 2

Figura 3

Figura 4

D M M = M ultím etro digital tipo W avetek M TS4950, W avetek 1281A, H ew lett-Packard H P3458A , Keithley2002, H ew lett-Packard H P34420A, H ew lett-Packard H P3457A, H ew lett-Packard H P34401A , Keythley182, Fluke 8508A, Fluke 5790A , Fluke 8845A, Fluke 8846A , u otro D M M .Antes de em pezar las calibracion es se debe hacer la rutina de ajuste de ceros del calibrador Fluke5700A/5720A descripta en el m anual de operación.Los conectores de entrada del D M M deben conectarse a los term inales de salida del calibrador m ulti-función FLU KE 5700A/5720A, dependiendo de la función a calibrar, siguiendo las instruccion es dadasen los m anuales de operación de am bos instrum entos.Se deberán usar cables blindados, con con ectores de bajo potencial preferentem ente.Para tensión alterna la lon gitud de los cables debe ser tan corta com o sea posible, com o m uestra la Fi-gura 5. Los m ejores resultados se obtienen conectando el m ultím etro a calibrar con conectores doblebanana directam ente a los bornes de salida del calibrador com o m uestra la figura 6.

Figura 5

DMM(DC mV)

Divisor resistivo1000:1



DMM(amperímetro)

Amplificador detransconductancia

FLUKE 5220A

DMM(voltímetro)

Shunt

Resistor patrónR > 100 MΩ

DMM(Resistencia)


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Figura 6

Cuando se calibre un m ultím etro que incluya su cable de m edición , se lo deberá usar para realizar lascalibracion es (por ejem plo: m ultím etro W avetek M TS4950 con cable de m edición N ° de parte 401035).Si el m ultím etro a calibrar tiene borne de guarda, se debe conectar a dicho borne un extrem o delblindaje de los cables de m edición m ientras qu e el otro extrem o debe con ectarse al borne de guardadel calibrador FLU KE 5700A/5720A.El term inal LO W del calibrador FLU KE 5700A /5720A debe estar internam ente conectado al term inalG U ARD cuando está en operación y unido al term inal G RO U N D .Los cables de alim entación tanto del calibrador com o del D M M a calibrar deben estar conectados a lam ism a tierra.Tan to el calibrador Fluke 5700A /5720A com o el m ultím etro a calibrar deben perm anecer conectadosa la tensión y frecuencia de línea de 220 V , 50 H z en el laboratorio 3 ó 6 a tem peratura am biente de(23±2)°C, con hum edad relativa am biente com prendida entre 30 y 70 % .D ebe cum plirse el período de calentam iento, tanto en el calibrador com o en el D M M a calibrar, si-

guiendo las recom endacion es dadas en sus respectivos m anuales de operación antes de llevarse a cabolas calibracion es.D urante la calibración la variación de la tem peratura am biente del laboratorio debe ser m enor o iguala 1 °C y la hum edad relativa am biente entre 30 % y 70 % .Se calculan la m edia y la desviación estándar de diez m edicion es com o m ínim o, para cada valor a ca-librar.Luego se calculan los desvíos del D M M , com o se m uestra en el m odelo m atem ático.Las calibraciones de los m ultím etros H ew lett Packard H P3458A, H P34401A , H P34420A , W avetekM TS4950, Keythley 182, H ew lett Packard H P3457A , W avetek 1281A , Fluke 8508A , Fluke 8845A , Fluke8846A , pu eden realizarse tanto en form a m anual com o autom ática m ediante PC y softw are de m edi-ción correspon diente.(3458EA.EXE, versión del 07/02/2005; VERIFICA.EXE del 04/07/2005; 34420C .EXE del 25/06/2005;4950M TS C on trol Softw are, versión 3.06; CAL182A .EX E del 09/01/2001, 3457.EX E del 27/05/2004 y

C1281A.EX E del 12/08/2005 respectivam ente).Los program as de m edición fueron desarrollados en el laboratorio, excepto el 4950M TS Con trol Soft-w are, versión 3.06.Cuando se calibra en form a autom ática, el program a de m edición calcula el desvío y la incertidum -bre asociada con k=2 para cada pu nto.


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Para los puntos de corriente que requieran una exactitud de calibración m ejor qu e la asegurada por elcalibrador, se m edirán m anualm ente m idiendo la caída de tensión con un voltím etro, sobre un resis-tor derivador de corriente de valor apropiado, am bos previam ente calibrados.

Para la calibración de corriente alterna de bajo valor (de 100 µA a 10 m A), se generará tensión con el

calibrador Fluke 5700A/5720A, lim itando la corriente con una resistencia serie de valor apropiado. Ladescripción del m étodo se encuentra en el Anexo 1 del presente procedim iento.

7.

Modelo matemático

( )

( )4950 5700 5700

4950

5700 5700

1

1

X Y D E

Y D

− ⋅ +

=

⋅ +

D onde:

4950 E = Error del D M M .

4950 X = Lectura del D M M .

5700Y = Salida del FLU KE 5700A (corregida de acuerdo al procedim iento PEE50).

5700 D = Corrección por corrim iento del FLU KE 5700A . Esta corrección fue obtenida de su historia.

7.1.

Balance de incertidumbre

Ejem plos:

Calibración voltímetro Fluke 5790A a 1 V, 1 kHz

Voltímetro Fluke 5790A: Calibración a 1 V, 1 kHz

Fuente de incertidumbre ci2

Valor (±) Distribución Factor i ui ci2ui

2Porcent.

Calibración 5700 1.00 7.00E-06 n 2.0 10000 3.50E-06 1.23E-11 91.57

Drift no corregido 5700 1.00 4.50E-07 r 1.7 10000 2.60E-07 6.75E-14 0.50

Medición (Tipo A) 1.00 2.00E-07 n 1.0 10 2.00E-07 4.00E-14 0.30

Temperatura 5700 1.00 3.00E-06 r 1.7 10000 8.66E-07 7.50E-13 5.61Temperatura 5790A 1.00 1.50E-06 r 1.7 10000 4.33E-07 1.88E-13 1.40

Resolución 5790A 1.00 5.00E-07 r 1.7 10000 2.89E-07 8.33E-14 0.62

Incertidumbre combinada (k=1) 11754 3.66E-06 1.34E-11 100.00

Incertidumbre expandida (k=2) (95%) 2.0 7.17E-06

(1) coeficiente de sensibilidad ∆tambiente=0.5

(2) n: normal; r:rectangular

(3) grados de libertad

Calibración del multímetro FLUKE 8508A a 20 ADC

Calibración Fluke 8508A - 20 ADC

Fuente de incertidumbre ci2

Valor (±) Distribución Factor i ui ci2

ui2

Porcent.

Multímetro HP3458A, rango de 100 mV 1.00 2.40E-05 r 1.7 10000 1.41E-05 1.99E-10 23.91

Medición de tensión en el shunt (Tipo A) 1.00 2.00E-06 n 1.0 10 2.00E-06 4.00E-12 0.48

Temperatura HP3458A, rango 100 mV 1.00 5.15E-06 r 1.7 10000 8.58E-07 7.37E-13 0.09

Resolución HP3458A 1.00 2.50E-07 r 1.7 10000 1.44E-07 2.08E-14 0.00

Calibración del shunt 1.00 3.00E-05 n 2.0 10000 1.50E-05 2.25E-10 26.99

Drift no corregido del shunt 1.00 2.00E-06 n 2.0 10000 1.00E-06 1.00E-12 0.12

Temperatura del shunt 1.00 1.00E-05 r 1.7 10000 1.67E-06 2.78E-12 0.33

Indicación Fluke 8508A (Tipo A) 1.00 2.00E-05 n 1.0 10 2.00E-05 4.00E-10 47.99

Resolución Fluke 8508A 1.00 2.50E-08 r 1.7 10000 1.44E-08 2.08E-16 0.00

Temperatura Fluke 8508A, rango 20 ADC 1.00 5.15E-06 r 1.7 10000 8.58E-07 7.37E-13 0.09



(1) coeficiente de sensibilidad ∆tambiente= 0.5




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Calibración del multímetro HP34420A a 1 mV DC

HP34420A: Calib ración a 1 m V DC

Fuente de incertidumbre ci2 Valor (±) Distribución Factor i ui ci2ui2 Porcent.

Calibración 0.1 VDC del Fluke 5700A 1.00 2.00E-06 n 2.0 10000 1.00E-06 1.00E-12 2.20

Drift no corregido 5700 * 1.00 1.50E-06 r 1.7 10000 8.66E-07 7.50E-13 1.65

Calibración del divisor ESI 100:1 1.00 5.00E-06 n 2.0 10000 2.50E-06 6.25E-12 13.77

Drift del divisor ESI 1.00 1.00E-05 r 1.7 10000 5.77E-06 3.33E-11 73.45

Medición (Tipo A) 1.00 2.00E-06 n 1.0 10 2.00E-06 4.00E-12 8.81

Temperatura 5700 1.00 1.30E-06 r 1.7 10000 2.17E-07 4.69E-14 0.10

Resolución HP34420A 1.00 5.00E-08 r 1.7 10000 2.89E-08 8.33E-16 0.00



(1) coeficiente de sensibilidad ∆tambiente=0.5



* Drift a 2 años, debe calcularse su valor a la fecha de calibración del DMM

Tabla 1: Resum en de resultados para la calibración típica de un m ultím etro digital de alta exactitudcalibrado con el calibrador Fluke 5700A. Incertidum bre expandida (k=2)

Tensión continua

RANGO

INCERTIDUMBRE

( V/V)

0,1 mV ≤ V


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Resistencia

RANGO

INCERTIDUMBRE

(

Ω/Ω)

1 Ω ≤ R


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