Jste zde

Státní etalon elektrické kapacity

Název etalonu: Státní etalon elektrické kapacity

Kódové označení: ECM 250-1/04-029

Rok vyhlášení: 2004 (jmenovitá hodnota 10 pF), 2007 dodatek (rozšířeno o hodnotu 100 pF)

Pracoviště: odd. 6011 ČMI OI Brno

Garant: Ing. Jana Horská, Ph.D., Ing. Lubomír Mičánek (2009 – 2013), Doc. Ing. Jiří Horský, CSc. (2003 – 2009)

Počet zajišťovaných CMC řádků: 4

 

Jmenovitá hodnota

Frekvence

Nejistota

10 a 100 pF

1 kHz

0,5 mF/F

Porovnání
EUROMET.EM-K4 jako EUROMET 385 (10 pF)
EUROMET.EM-S4 (100 pF)
EUROMET.EM-K14a (10 pF)
EUROMET.EM-K14b (100 pF)

Státní etalon elektrické kapacity je tvořen sadou křemenných vysoce stabilních etalonů kapacity. Jako hodnota se v mezidobí mezi navázáními používá predikovaná střední hodnota referenční skupiny etalonů.

Návaznost etalonu je zajišťována periodicky (2 roky) návazností na primární etalon v BIPM realizující hodnotu na základě QHE jevu - the Quantum Hall Effect.

V roce 1995 byl státní etalon tvořen skupinou etalonů s křemenným dielektrikem jmenovité hodnoty 10 pF, výrobce TESLA Brno, umístěných v olejové termostatizované lázni a 1 kusu kondenzátoru Andeen Hagerling AH11 (vlastní termostat). Tato skupina byla vyhodnocována na ultrapřesném transformátorovém mostu Andeen Hagerling 2500A (option E).

Etalony jsou vyrobeny z 10 mm silného disku taveného křemene několika typů (SUPRASIL, HERASIL a SVOR) a hermeticky uzavřené v dusíkové atmosféře. Nejkvalitnější substrát SUPRASIL, je syntetickým křemenným sklem extrémně vysoké čistoty se ztrátovým činitelem tgd = 1·10-6 , po 30-ti letém ustalování vykazuje stabilitu 0,1 ppm/rok. Klasické opticky čisté křemenné sklo HERASIL má tgd = 0 až 20·10-6 a stabilitu okolo 0,5 ppm/rok, technické křemenné sklo SVOR má stabilitu 2 ppm/rok. Protože tyto etalony mají relativně velkou teplotní závislost (okolo 10 až 20 ppm/°C) jsou umístěny v olejové termostatizované lázni se stabilitou ± 0,005°C.

V roce 2001 byly zakoupeny další 4 kusy kondenzátorů AH11 jmenovité hodnoty 100 pF. Každý kondenzátor má vlastní vnitřní termostat. Jsou umístěny ve společném rámu AH1100A, jakýkoliv z nich lze vyjmout z jednotky a jednoduše odeslat na kalibraci, aniž by ovlivnil celou sestavu. Tyto kondenzátory jsou, stejně jako kondenzátory TESLA, vyrobeny ze substrátu z taveného křemene a uzavřeny v dusíkové atmosféře. Jejich dlouhodobá stabilita je ±0,4 ppm/rok.

V současné době je tvořen státní etalon referenční skupinou kondenzátorů o nominální hodnotě 10 pF, která je tvořena 11 kusy kondenzátorů s křemenným dielektrikem TESLA hodnoty 10 pF. Protože tyto etalony mají relativně velkou teplotní závislost (okolo 10 až 20 ppm/°C), jsou umístěny v olejové termostatizované lázni se stabilitou ±0,005°C, dva nejstabilnější kusy s dielektrikem SUPRASIL jsou pro lepší manipulaci umístěny v samostatném vzduchovém termostatu. Tato referenční skupina vykazuje dlouhodobý drift hodnoty ±0,5 ppm/rok, který je ovlivněn pouze nejistotou přenosu hodnoty z kalibrace v BIPM. Referenční skupinu jmenovité hodnoty 10 pF doplňuje termostatizovaný cestovní etalon AH11 (10pF).

Druhá referenční skupina se jmenovitou hodnotou 100 pF je tvořena čtyřmi kondenzátory AH11 ve společném rámu AH1100A.

Hodnota je vyhodnocována na ultrapřesném transformátorovém mostě AH2500E. Referenční hodnota pro skupiny etalonů je získána pravidelnou kalibrací 2 kusů cestovních etalonů jmenovitých hodnot 10 pF a 100 pF v BIPM. Střední hodnota referenční skupiny je predikována v mezidobí mezi kalibracemi, je také použita pro vlastní kalibraci mostu. Postup výpočtu predikce hodnoty i samotná metoda měření byly potvrzeny s vynikající shodou v posledním porovnání EUROMET.EM-K14a (10 pF) EUROMET.EM-K14b (100 pF).

Obrázková galerie: