J8/2004 Yleismittarin vertailumittaus Loppuraportti Risto Rajala Mittatekniikan keskus Helsinki 2004
Julkaisu J4/2004 Yleismittarin vertailumittaus Loppuraportti Risto Rajala Mittatekniikan keskus Helsinki 2004
Sisällysluettelo Sisällysluettelo Tiivistelmä Yleismittarin vertailu 7 1 Johdanto 7 2 Vertailulaite 7 3 Referenssiarvot ja niiden jäljitettävyys 7 4 Osallistujat 10 5 Mittausohjeet 10 6 Vertailumittauksen tulokset 10 6.1 Normalisoitu virhe 10 6.2 Poikkeamat MKSin referenssiarvosta 12 6.3 Mittarin sisäisen lämpötilan seuranta 29 7 Mittausmenetelmä ja kalibrointitodistusten sisältö 30 8 Johtopäätökset 30 Liite.
Tiivistelmä Mittatekniikan keskus (MKS) järjesti vuoden 2003 lopulla pientaajuisten sähkösuureiden vertailumittauksen. Vertailtavat suureet olivat: tasajännite, tasavirta, vaihtojännite, vaihtovirta ja resistanssi. Vertailuun osallistui kuusi suomalaista laboratoriota, joista kolme oli FNS akkreditoituja. Vertailulaitteena käytettiin MKSin HP3458 yleismittaria, joka oli viritetty tarkoituksella näyttämään hieman väärin joissain pisteissä. Laite kiersi koko vertailuketjun käymättä välillä MKSillä. lustavat tulokset lähetettiin MKSiin viikon kuluttua mittausten päättymisestä, ja laboratoriot laativat myöhemmin mittaustuloksista kalibrointitodistuksen. Kaikkien laboratorioiden kalibrointitodistukset olivat käytettävissä vuoden 2004 lopussa. Referenssiarvoina käytettiin MKSin määrittämiä yleismittarin arvoja. Kalibrointitodistusten ja MKSin arvojen perusteella laskettiin poikkeamat sekä normalisoidut virheet, so. narvot. Merkittävän suuria poikkeamia mittausepävarmuudet huomioon ottaen ei ollut.
7 Yleismittarin vertailu 1 Johdanto Mittatekniikan keskus (tästä eteenpäin lyhyesti MKS) järjesti syksyllä 2003 pientaajuisten sähkösuureiden tasajännitteen, tasavirran, resistanssin, vaihtojännitteen ja vaihtovirran vertailumittauksen. Tarkoituksena oli selvittää kuinka luotettavia suomalaisten kalibrointilaboratorioiden mittaustulokset ovat ja saada kokemusta stabiiliksi tiedetyn järjestelmämittarin käyttämisestä siirtonormaalina. Vaikka laite on pääosin tuttu vertailuun osallistujille, annettiin melko yksityiskohtaiset mittaus- ja käyttöohjeet. Mittaustulosten lisäksi oli tarkoitus vertailla kalibrointitodistuksia standardiin SFS-N SO/ 17025 nähden. 2 Vertailulaite Vertailulaitteena käytettiin HP 3458 sn. 282303771 yleismittaria, joka oli säädetty tarkoituksella noin 0.005 % sivuun todellisesta arvosta. Ympäristönhallinta toteutettiin käyttämällä hyväksi laitteen omaa, sisäistä lämpötilamittausta. Lisäksi laitteen nollan mittauksia varten ohjeistettiin käyttämään Fluken nelinapaista oikosulkupalaa sekä sisäänmenonapojen lämpöeristintä. 3 Referenssiarvot ja niiden jäljitettävyys Vertailussa käytetty yleismittari on ollut Suomen kansallisen mittanormaalilaboratorion käyttönormaalina ja sen stabiilius tunnetaan hyvin. Laite viritettiin tarkoituksella näyttämään noin 50 µv liian suurta arvoa 10 V jännitteellä. Tämän kalibrointisäädön takia laitteen näyttämä ei ollut valmistajan spesifikaatioiden mukainen kaikissa vertailumittauksen pisteissä. Vertailulaitteen säädön jälkeen se kalibroitiin juuri ennen vertailukierrosta 3.10.2003 ja heti sen jälkeen 25.11.2004. Tämän jälkeen laitteen stabiiliutta seurattiin kolmella peräkkäisellä kalibroinnilla 16.2.2004 ja 18.2.2004, joista viimeiset tehtiin saman päivän aikana. Nämä stabiiliuskalibroinnit tehtiin vertaamalla laitteen näyttämää MKSin Fluke 5720 yleiskalibraattoriin. Kalibraattori on kalibroitu vertaamalla sen ulostuloa MKSin käyttönormaaleihin, jotka jäljittyvät MKSin Josephson-jännitenormaaliin ja kvantti-hall-normaaliin MKSin käyttönormaalitason laitteiden avulla. Vaihtosähkösuureiden jälki saadaan Fluke 5790 /D jännitenormaalista ja Fluke 40 termomuunninshunteista, jotka kalibroidaan SP:llä (Swedish National Testing and Research MKS Julkaisu J8/2004
8 nstitute). Taulukossa 1 on MKSin määrittämät referenssiarvot vertailulaitteen näyttämälle vertailumittauspisteissä. Taulukossa 2 on MKSin stabiiliusmittausten keskiarvon keskihajonta. Kalibraattorin kalibrointiarvot sekä niiden epävarmuudet on laskettu pitkäaikaiseen kalibrointihistoriaan ja MKSin sisäisiin kalibrointeihin perustuen. Stabiiliusmittaus ei antanut aihetta käyttää korjausta vertailulaitteen ryöminnälle. Taulukko 1. HP3458 yleismittarin näyttämä vertailumittauspisteissä, MKSin referenssiarvot Toiminto lue Mittauspiste Taajuus Mikesin arvo Mikesin arvon epävarmuus Tasajännite 100 mv 0 mv 0.0006 mv 0.0003 mv 100 mv 100 mv 100.0053 mv 0.0006 mv 100 mv -100 mv -100.0048 mv 0.0006 mv 10 V 0 V 0.0000003 V 0.0000003 V 10 V 10 V 10.00050 V 0.00002 V 10 V -10 V -10.00050 V 0.00002 V 1000 V 0 V -0.00001 V 0.00002 V 1000 V 1000 V 1000.049 V 0.010 V 1000 V -1000 V -1000.049 V 0.010 V Tasavirta 10 m 0 m -0.00001 m 0.00001 m 10 m 10 m 10.0005 m 0.0001 m 10 m -10 m -10.0006 m 0.0001 m 1 0-0.000003 0.000001 1 1 1.000003 0.00002 1-1 -0.99998 0.00002 Resistanssi 100 Ohm 0 Ohm -0.00123 Ohm 0.00063 Ohm 100 Ohm 100 Ohm 99.9989 Ohm 0.0011 Ohm 10 kohm 10 kohm 10.0000 kohm 0.0001 kohm 100 MOhm 100 MOhm 100.007 MOhm 0.050 MOhm Vaihtojännite 100 mv 100 mv 400 Hz 100.001 mv 0.015 mv 100 mv 100 mv 20 khz 100.003 mv 0.015 mv 100 mv 100 mv 100 khz 99.95 mv 0.08 mv 10 V 10 V 400 Hz 10.0005 V 0.0006 V 10 V 10 V 10 khz 10.0004 V 0.0006 V 10 V 10 V 100 khz 9.997 V 0.002 V 1000 V 700 V 50 Hz 700.08 V 0.06 V 1000 V 700 V 1 khz 700.14 V 0.06 V Vaihtovirta 10 m 10 m 400 Hz 10.0008 m 0.0020 m 10 m 10 m 5 khz 10.0014 m 0.0020 m 1 1 400 Hz 1.0001 0.0010 1 1 5 khz 1.0011 0.0010 MKS Julkaisu J8/2004
9 Taulukko 2. HP 3458 yleismittarin stabiiliusmittaukset Toiminto lue Mittauspiste Taajuus MKS:in arvon MKS:in arvon keskiarvon keskiarvon keskihajonta keskihajonta absoluuttiarvona suhteellisena arvona Tasajännite 100 mv 0 mv 0.0002 mv 100 mv 100 mv 0.0002 mv 0.0002 % 100 mv -100 mv 0.0001 mv 0.0001 % 10 V 0 V 0.0000001 V 10 V 10 V 0.000001 V 0.00001 % 10 V -10 V 0.000001 V 0.00001 % 1000 V 0 V 0.000011 V 1000 V 1000 V 0.0001 V 0.0000 % 1000 V -1000 V 0.0001 V 0.0000 % Tasavirta 10 m 0 m 0.000005 m 10 m 10 m 0.00004 m 0.0004 % 10 m -10 m 0.00004 m 0.0004 % 1 0 0.000001 1 1 0.00001 0.0006 % 1-1 0.00001 0.0006 % Resistanssi 100 Ohm 0 Ohm 0.00032 Ohm 100 Ohm 100 Ohm 0.0003 Ohm 0.0003 % 10 kohm 10 kohm 0.000002 kohm 0.00002 % 100 MOhm 100 MOhm 0.0008 MOhm 0.0008 % Vaihtojännite 100 mv 100 mv 400 Hz 0.001 mv 0.001 % 100 mv 100 mv 20 khz 0.001 mv 0.001 % 100 mv 100 mv 100 khz 0.001 mv 0.001 % 10 V 10 V 400 Hz 0.0001 V 0.001 % 10 V 10 V 10 khz 0.0001 V 0.001 % 10 V 10 V 100 khz 0.0001 V 0.001 % 1000 V 700 V 50 Hz 0.0002 V 0.00002 % 1000 V 700 V 1 khz 0.01 V 0.002 % Vaihtovirta 10 m 10 m 400 Hz 0.0002 m 0.002 % 10 m 10 m 5 khz 0.0002 m 0.002 % 1 1 400 Hz 0.00002 0.002 % 1 1 5 khz 0.00002 0.002 % Suhteellinen arvo on ilmoitettu suhteessa mitattuun arvoon. MKS Julkaisu J8/2004
10 4 Osallistujat Seuraavat laboratoriot osallistuivat vertailuun: VTT Tuotteet ja tuotanto, Tampere Fitecom Oy, Nummela nspecta Oy, Mittaus, Helsinki Finnair Oyj, Mittalaitetarkastus, Vantaa Nemko Oy, spoo SS Fimko Oy, Helsinki Vertailukierros alkoi 3.10.2003 ja päättyi 14.11.2003. 5 Mittausohjeet Mittausohje oli kuusisivuinen dokumentti, jossa oli seikkaperäiset ohjeet mittarin käytöstä ja sen kuljetuksesta sekä raportoinnista. Mittausohje on liitteenä. 6 Vertailumittauksen tulokset iden MKSille kirjoittamissa kalibrointitodistuksissa oli epävarmuuden laskentatavaksi ilmoitettu dokumentti -4/02 ja kattavuuskertoimen arvoksi k = 2. t on tässä raportissa nimetty kirjainkoodilla, joka annetaan vain kyseiselle laboratoriolle. 6.1 Normalisoitu virhe Tässä raportissa vertailun tunnuslukuna käytetään n-arvon, so. normalisoidun virheen (normalised error) itseisarvoa, joka ottaa huomioon sekä mittaustuloksen että sen epävarmuuden. n-arvon itseisarvo on laskettu seuraavasti: n = U X S 2 x + U 2 s missä X = mittaustulos S = referenssiarvo Ux = mittaustuloksen epävarmuus Us = referenssiarvon epävarmuus n-arvot on taulukoitu taulukossa 3 ja graafinen yhteenveto on kuvassa 1. MKS Julkaisu J8/2004
11 Taulukko 3. iden,,,, ja n -arvojen yhteenveto Mittaus- Taajuus n -arvo n -arvo n -arvo n -arvo n -arvo n -arvo piste Lab. Lab. Lab. Lab. Lab. Lab. 0 mv 0.10 0.10 0.15 0.60 0.05 0.30 100 mv 0.07 0.22 0.02 0.28 0.18 0.16-100 mv 0.25 0.21 0.15 0.06 0.06 0.19 0 V 0.28 0.44 0.23 0.17 0.02 0.15 10 V 0.21 0.16 0.02 0.23 0.12 0.01-10 V 0.22 0.04 0.01 0.24 0.10 0.08 0 V 0.017 0.3 0.01 0.216 0.003 0.39 1000 V 0.22 0.04 0.00 0.18 0.05 0.21-1000 V 0.20 0.06 0.01 0.19 0.08 0.16 0 m 1.61 0.06 0.68 0.06 0.004 0.15 10 m 0.18 0.47 0.002 0.12 0.06 0.10-10 m 0.19 0.57 0.01 0.30 0.07 0.13 0 0.82 0.2 0.15 0.68 0.001 0.49 1 0.05 0.61 0.14 0.47 0.09 0.53-1 0.10 0.98 0.11 0.24 0.14 0.63 0 Ohm 1.3 1.9 1.4 0.06 1.9 100 Ohm 0.11 0.02 0.07 0.58 0.16 0.8 10 kohm 0.014 0.15 0.19 0.01 0.09 0.18 100 MOhm 0.16 0.39 0.22 0.08 0.03 0.14 100 mv 400 Hz 0.01 0.14 0.21 0.22 0.23 0.07 100 mv 20 khz 0.09 0.06 0.11 0.21 0.20 0.11 100 mv 100 khz 0.02 0.08 0.28 0.24 0.24 0.03 10 V 400 Hz 0.002 0.007 0.027 0.009 0.16 0.23 10 V 10 khz 0.01 0.35 0.15 0.304 0.10 0.05 10 V 100 khz 0.08 0.15 0.30 0.38 0.33 0.07 700 V 50 Hz 0.083 0.057 0.143 0.54 0.08 0.20 700 V 1 khz 0.064 0.13 0.02 0.49 0.04 0.40 10 m 400 Hz 0.056 0.007 0.051 0.182 0.06 0.40 10 m 5 khz 0.065 0.038 0.13 0.096 0.05 0.045 1 400 Hz 0.09 0.048 0.006 0.346 0.01 0.06 1 5 khz 0.49 0.23 0.13 0.65 0.05 Yli ykkösen menevät arvot on varjostettu. MKS Julkaisu J8/2004
12 Kuva 1. raafinen n -arvojen yhteenveto 2,50 2,00 10 m alueen nolla 100 Ohm alueen nolla n -arvo 1,50 1,00 1 alueen nolla 0,50 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 Mittaus no. 6.2 Poikkeamat MKSin referenssiarvosta Poikkeamat MKSin referenssiarvosta esitetään graafisesti kuvissa 2-26 ja mittarin nollien poikkeamat kuvissa 27-32 sekä taulukoissa 4 ja 5. MKS Julkaisu J8/2004
13 Kuva 2. 100 mv 10 Poikkeama refrenssiarvosta (µv/v) 5-5 -10-15 Kuva 3. -100 mv Poikkeama refrenssiarvosta (µv/v) 15 10 5-5 -10-15 MKS Julkaisu J8/2004
14 Kuva 4. 10 V Poikkeama refrenssiarvosta (µv/v) 10 5-5 -10-15 Kuva 5. -10 V Poikkeama refrenssiarvosta (µv/v) 15 10 5-5 -10-15 MKS Julkaisu J8/2004
15 Kuva 6. 1000 V 10 Poikkeama refrenssiarvosta (µv/v) 8 6 4 2-2 -4-6 -8-10 Kuva 7. -1000 V Poikkeama refrenssiarvosta (µv/v) 10 8 6 4 2-2 -4-6 -8-10 MKS Julkaisu J8/2004
16 Kuva 8. 10 m Poikkeama refrenssiarvosta (µ/) 25 20 15 10 5-5 -10-15 -20-25 Kuva 9. -10 m Poikkeama refrenssiarvosta (µ/) 25 20 15 10 5-5 -10-15 -20-25 MKS Julkaisu J8/2004
17 Kuva 10. 1 Poikkeama refrenssiarvosta (µ/) 50 40 30 20 10-10 -20-30 -40-50 Kuva 11. -1 500 Poikkeama refrenssiarvosta (µ/) 400 300 200 100 0-100 -200-300 -400 MKS Julkaisu J8/2004
18 Kuva 12. 100 Ohm 40 Poikkeama refrenssiarvosta (µohm/ohm) 30 20 10-10 -20-30 Kuva 13. 10 kohm 15 Poikkeama refrenssiarvosta (µohm/ohm) 10 5-5 -10-15 MKS Julkaisu J8/2004
19 Kuva 14. 100 MOhm 10000 Poikkeama refrenssiarvosta (µohm/ohm) 8000 6000 4000 2000 0-2000 -4000-6000 -8000-10000 Kuva 15. 100 mv 400 Hz 200 Poikkeama refrenssiarvosta (µv/v) 150 100 50-50 -100-150 -200 MKS Julkaisu J8/2004
20 Kuva 16. 100 mv 20 khz 3000 Poikkeama refrenssiarvosta (µv/v) 2500 2000 1500 1000 500 0-500 -1000-1500 -2000 Kuva 17. 100 mv 100 khz 1000 Poikkeama refrenssiarvosta (µv/v) 800 600 400 200-200 -400-600 MKS Julkaisu J8/2004
21 Kuva 18. 10 V 400 Hz 120 Poikkeama refrenssiarvosta (µv/v) 100 80 60 40 20-20 -40-60 -80 Kuva 19. 10 V 10 khz 200 Poikkeama refrenssiarvosta (µv/v) 150 100 50-50 -100-150 MKS Julkaisu J8/2004
22 Kuva 20. 10 V 100 khz 8000 Poikkeama refrenssiarvosta (µv/v) 6000 4000 2000 0-2000 -4000 Kuva 21. 700 V 50 Hz 120 Poikkeama refrenssiarvosta (µv/v) 100 80 60 40 20-20 -40-60 -80-100 MKS Julkaisu J8/2004
23 Kuva 22. 700 V 1 khz 250 Poikkeama refrenssiarvosta (µv/v) 200 150 100 50-50 -100-150 -200-250 Kuva 23. 10 m 400 Hz 300 Poikkeama refrenssiarvosta (µ/) 200 100-100 -200-300 MKS Julkaisu J8/2004
24 Kuva 24. 10 m 5 khz 800 600 Poikkeama refrenssiarvosta (µ/) 400 200-200 -400-600 -800-1000 Kuva 25. 1 400 Hz 400 300 Poikkeama refrenssiarvosta (µ/) 200 100-100 -200-300 -400 MKS Julkaisu J8/2004
25 Kuva 26. 1 5 khz 10000 8000 Poikkeama refrenssiarvosta (µ/) 6000 4000 2000 0-2000 -4000-6000 -8000 Kuva 27. 100 mv alueen nolla 050 mv Poikkeama refrenssiarvosta (mv) 040 mv 030 mv 020 mv 010 mv 000 mv -010 mv -020 mv -030 mv -040 mv -050 mv MKS Julkaisu J8/2004
26 Kuva 28. 10 V alueen nolla 000800 V Poikkeama refrenssiarvosta (V) 000600 V 000400 V 000200 V 000000 V -000200 V -000400 V -000600 V -000800 V Kuva 29. 1000 V alueen nolla 02500 V 02000 V Poikkeama refrenssiarvosta (V) 01500 V 01000 V 00500 V 00000 V -00500 V -01000 V -01500 V -02000 V -02500 V MKS Julkaisu J8/2004
27 Kuva 30. 10 m alueen nolla 0040 m Poikkeama refrenssiarvosta (m) 0030 m 0020 m 0010 m 0000 m -0010 m -0020 m -0030 m -0040 m Kuva 31. 1 nolla 01500 Poikkeama refrenssiarvosta () 01000 00500 00000-00500 -01000-01500 MKS Julkaisu J8/2004
28 Kuva 32. 100 Ohm alueen nolla 2500 Ohm Poikkeama refrenssiarvosta (Ohm 2000 Ohm 1500 Ohm 1000 Ohm 0500 Ohm 0000 Ohm -0500 Ohm -1000 Ohm -1500 Ohm -2000 Ohm -2500 Ohm MKS Julkaisu J8/2004
29 6.3 Mittarin sisäisen lämpötilan seuranta Mittausohjeessa pyydettiin mittaamaan vertailulaitteen sisäinen lämpötila laitteen omalla sisäänrakennetulla mittarilla. Mittaukset tuli tehdä juuri ennen kalibrointia ja heti sen jälkeen. Vertailuketjun keskivaiheilla erään kalibroinnin lämpötilatiedot jäivät saamatta. Lisäksi eräs laboratorio ilmoitti lämpötilamittauksen viivästyneen hieman. Taulukossa 5 tulokset viidestä eri kalibroinnista. Taulukkoon 6 on laskettu kaikkien mittausten maksimi-, minimi- ja keskiarvo sekä vaihteluväli. Taulukko 5. Vertailumittarin sisäinen lämpötila, yksittäiset mittaukset Kalibrointi pvm. 7.10.2003 16.10.2003 23.10.2003 6.11.2004 13.11.2004 nnen kalibrointia 36.7 33.5 37.0 33.8 34.8 Kalibroinnin jälkeen 37.5 33.8 37.0 34.1 36.6 Muutos 0.8 0.3 0.0 0.3 1.8 Keskiarvo 37.1 33.7 37.0 34.0 35.7 Taulukko 6. Vertailumittarin sisäinen lämpötila, kaikki mittaukset Maksimiarvo 37.5 Minimiarvo 33.5 Vaihteluväli 4.0 Keskiarvo 35.5 MKS Julkaisu J8/2004
30 7 Mittausmenetelmä ja kalibrointitodistusten sisältö Kaikkien kalibrointitodistusten ulkoasu ja sisältö antoi tilaajalle so. MKSille selkeät ja riittävät tiedot kalibroinnin tekijästä, kalibroitavasta laitteesta ja kalibrointituloksista. Täten tulosten tulkinnassa ja loppuraportin tekemisessä ei ilmennyt vaikeuksia. Todistusten sisältö ei tosin kaikissa todistuksissa täysin vastannut SFS-N SO/ 17025 normin vaatimuksia. Näyttö mittausten jäljitettävyydestä ilmaistiin joissain todistuksissa ylimalkaisesti yksilöimättä jäljitettävyysketjun laitteita ja niiden kalibroinnin tilaa tai näyttö puuttui kokonaan. Toisaalta osa menetelmäkuvauksista oli laajoja, jopa sivun mittaisia pedanttisen yksityiskohtaisia ja informatiivisia selvityksiä, joista kävi ilmi myös kalibroinnin jäljitettävyysketju ja kalibrointiohjelman toteutuminen. Kaikissa mittausmenetelmän kuvauksissa oli kuitenkin lueteltu kalibroinnissa käytetyt mittalaitteet. Selkeä maininta kalibroitavan laitteen kunnosta puuttui kaikista todistuksista. Muutamia vähäpätöisiä painovirheitä lukuun ottamatta todistukset olivat ulkoasultaan moitteettomia. nnettuihin kalibrointiohjeisiin viitattiin joissain tapauksissa kuitenkaan kyseistä ohjetta yksilöimättä. Joissain todistuksissa oli mainitsemisen arvoisesti myös kerrottu tärkeitä yksityiskohtia, joista otteena alla on muutama: "nnen laitteen käynnistämistä puhdistettiin ilmanottosuodin pölystä ja liasta,.. " "Mittauskaapelina käytettiin POMON 1756-24 kaapeleita puristusliittimillä." " Resistanssimittauksissa OOMP oletusarvona oli OFF, koska tilaaja ei ollut sitä maininnut" 8 Johtopäätökset Vertailumittauksen tavoitteet saavutettiin varsin hyvin ja laboratorioiden mittauksia vo i- daan hyvällä syyllä pitää luotettavina. Lisäksi saatiin arvokasta kokemusta vertailumittauksen järjestämisestä ja hallinnoinnista. Kiitän osallistujia hyvin tehdystä työstä ja pahoittelen loppuraportin viivästymistä. Vertailulaite osoittautui luotettavaksi, käyttöohjeita noudatettiin, eikä käyttäjillä ollut erityisiä ongelmia laitteen käytössä. Laite soveltui hyvin tarkoitukseensa ja mittauspisteet koettiin mielekkäiksi. Ohjeistuksessa ja sen ulkoasussa oli pientä parantamisen varaa, mutta mittaajien kokeneisuus korvasi tämän puutteen. Suurimmat n-arvot tulivat mittarin nollan kalibroinnissa. Mittarin nollaa, eli käytännössä sen näyttämää sisäänmenonavat joko oikosulussa tai avoimessa piirissä, ei voitane katsoa jäljitettäväksi suureeksi. Nollan merkitys mittaustarkkuuteen on kuitenkin suuri MKS Julkaisu J8/2004
31 pienillä jännitteen, virran ja resistanssin arvoilla. Osoittautui, että vertailulaitteen nolla pysyi kuitenkin melko stabiilina vertailukierroksen aikana. Jännitteen mittauksen nollavirhe, joka aiheutuu etupäässä mittarin offset-jännitteestä ja mittajohtojen liitosten termojännitteistä, on minimoitavissa navanvaihtotekniikalla. Käyttämällä positiivisen ja negatiivisen jännitteen keskiarvoa sekä referenssiarvolle että mittaustulokselle saadaan oleellisesti pienemmät poikkeamat kuin mittaamalla ulostulo suoraan kummallakin polariteetilla erikseen. Vastaisuudessa kannattaisi harkita navanvaihtoteknikkaa myös vertailumittauksissa. Mittarin sisäinen lämpötila vaihteli laboratoriokohtaisesti merkittävästi, vaikka suurin osa mittauksista on tehty näennäisesti stabiilissa, 23 ± 2, huoneenlämpötilassa. Mahdollisia syitä lämpötilan vaihteluihin ovat laboratoriossa olevat lämpötilagradientit, muut lämpöä tuottavat laitteet, ja laitetuulettimen likaantuminen. Mittarin sisälämpötilan vaihteluväli oli 4 ja keskiarvo 35.5. Lämpötilan mittaustulokset eivät toisaalta korreloi selvästi 10 V jännitteen mittaustulosten kanssa, joten vertailulaitteen lämpötilariippuvuus on ilmeisen pieni. räissä kalibrointipisteissä vertailulaboratorion ilmoittama epävarmuus oli referenssiarvon epävarmuutta pienempi. Tämä on johtunut siitä, että referenssilaboratorio on kalibroinut vertailulaitteen vertaamalla sen näyttämää Fluke 5720 kalibraattoriin, ja käyttänyt tämän menetelmän mukaista epävarmuutta, kun taas vertailulaboratorio on käyttänyt parhaan mittauskykynsä mukaista menetelmää ja sen mukaista epävarmuutta. Yleisesti voidaan todeta, että epävarmuuksia voitaisiin pienentää tulosten luotettavuuden tästä käytännössä kärsimättä. Yleismittarivertailulle oli selvä tilaus ja sen tuloksia on hyödynnetty esimerkiksi laatujärjestelmien arvioinneissa. Muutama alun perin mukaan lupautunut laboratorio perui osallistumisensa mutta on ilmoittanut kiinnostuksensa, jos vertailuja vastaisuudessa järjestetään. MKS Julkaisu J8/2004
1(8) Liite «Osoite» «Yhteyshenkilö» 1 Yleistä Tämän vertailumittauksen tarkoituksena on verrata suomalaisten kalibrointilaboratorioiden kalibrointituloksia käyttäen siirtonormaalina yleismittaria. Vertailtavat suureet ovat: tasajännite, vaihtojännite, tasavirta, vaihtovirta ja resistanssi. Mittausohjeet ja mittauspöytäkirja sisällytetään tähän samaan dokumenttiin. Muita kaavakkeita tai kirjelmiä ei lähetetä, ellei synny tarvetta. Viestintä pyritään hoitamaan sähköpostitse, mutta muutkin keinot; fax, puhelin ja normaali posti ovat käytettävissä. 2 Vertailulaite Vertailulaitteena käytetään MKS:in HP3458 yleismittaria. 3 Mukana seuraavat dokumentit Valmistajan käyttömanuaali seuraa laitteen mukana. Kullekin laboratoriolle on varattu oma oma dokumenttinsa "YLSMTTRVRTLU 2003 MTTTUSOHJT J MTTUSPÖYTÄKRJ". 4 Kuljetus Kalibroinnin päätyttyä laite pakataan kuljetusta varten omaan kuljetuslaatikkoonsa. Kukin laboratorio saa laitteen käyttöönsä yhdeksi työviikoksi ja huolehtii itse laitteen hakemisesta edellisestä laboratoriosta. Kuljetukseen tulee käyttää henkilöautoa tai Yleismittarivertailu 2003: Mitttausohjeet ja mittauspöytäkirja
2(8) vastaavaa. MKS hakee laitteen vertailuketjun viimeisestä laboratoriosta. Laite tulisi olla valmiina hakua varten perjantaina klo 12 mennessä, elleivät laboratoriot sovi keskenään muuta järjestelyä. 5 Laitteen käsittely Laitteen hakenut laboratorio tekee sille vastaanottotarkastuksen, jossa todetaan onko laitteen kunnossa mitään huomautettavaa. Mikäli huomautettavaa ilmaantuu, ilmoitetaan tästä heti Risto Rajalalle mieluiten sähköpostitse. Laitteen mukana tulleeseen mittauspöytäkijaan tehdään tarvittavat merkinnät vastaanottotarkastuksesta. 6 Mittaustulosten raportointi Täytetty mittauspöytäkirja lähetetään niin pian kuin mahdollista sähköpostin liitteenä, telefaksilla tai paperikopiona MKS:ille. Täten saadaan "raakatulokset" mahdollisimman pian käyttöön, ja voidaan arvioida miten vertailulaite käyttäytyy. Mittauksista laaditaan kalibrointitodistus, joka lähetetään niin ikään MKS:ille. Kalibrointitodistus tulisi olla perillä MKS:illä 1.12.2003 mennessä. MKS laatii kalibrointituloksista histogrammin ja laskee n-arvot. Kukin laboratorio nimetään koodilla, jonka perusteella voi vertailla omia tuloksia muiden laboratoroiden arvoihin. MKS:in yhteystiedot: Mittatekniikan keskus - Sähköryhmä Risto Rajala Otakaari 7 02150 spoo risto.rajala@mikes.fi puh 09 4566417 gsm 040 7218397 fax 09 4565774 Yleismittarivertailu 2003: Mitttausohjeet ja mittauspöytäkirja
3(8) 7 Vastaanottotarkastus, valmistelevat toimenpiteet ja mittarin asettelut Laitteen saapumispäivä: 2003 Käy läpi alla oleva toimenpidelista Tarkista saapuivatko seuraavat tavarat: Kuljetuslaatikko HP3458 sn 282303771 yleismittari HP käyttömanuaali Verkkojohto 4 johto-oikosulkupala Terminen sisäänmenon suoja Onko laitteen kunnossa huomautettavaa. Jos on, niin mitä: OK nna laitteen stabiloitua virta päällä 24 tunnin ajan. ja valmistajan ohjeen mukainen itsekalibrointi "UTO L LL". Ohje: Paina "MNU"-näppäimistön painiketta "uto al". Selaa näyttöä "Menu Scroll" nuolinäppämillä, ja valitse vaihtoehto "UTOL LL". Paina "nter". seta alipäästösuodin (Level Filter ) päälle. Ohje: Paina "SHFT" ja "MNU"-näppäimistön painiketta "L". Selaa näyttöä näyttöä "Menu Scroll" nuolinäppämilläj a valitse vaihtoehto "LFLTR". Paina "Disp/Window" nuolinäppäintä ja valitse "Menu Scroll" nuolinäppämillä vaihtoehto "LFLTR ON". Paina "nter". seta automaattinen nollaus "ZRO" päälle. Yleismittarivertailu 2003: Mitttausohjeet ja mittauspöytäkirja
4(8) Ohje: Paina "MNU"-näppäimistön painiketta "uto Zero". Paina nuolinäppäintä ja valitse vaihtoehto "ZRO ON". Paina "nter". seta synkrooninen vaihtojännitteen näytteenotto RMS-konversioon (STV SYN) Ohje : Paina "SHFT" ja "MNU"-näppäimen painiketta "S" ja selaa näyttöä "Menu Scroll" nuolinäppäimellä sekä valitse "ST V". Paina "Disp/Window" nuolinäppäintä ja valitse "SYN". Näytössä pitäisi lukea "STV SYN". Paina "NTR". Mittaa ja kirjaa laitteen sisäisen lämpötilamittarin lukema sivulla 5(6) mittauspöytäkirjaan Ohje: Paina "SHFT"-näppäntä ja "MNU"-näppämistöltä "T" sekä selaa näyttöä "Menu Scroll" nuolinäppäimellä, kunnes näyttöön tulee "TMP?", paina "nter" ja lue näyttö. Kytke mukana seuraavalla oikosulkupalalla nelijohtoinen oikosulku, suojaa sisäänmenonavat mukana seuraavalla termisellä suojalla ja mittaa laitteen stabiloitunut nolla 100 mv tasajännitalueella. Nollan tulisi asettua itseisarvoltaan pienemmäksi kuin 1 µv. 100 mv alueella mittarin näyttämä oikosulussa oli: mv Jos kaikki on kunnossa, tee mittaukset kohdan 8 mukaisesti. Yleismittarivertailu 2003: Mitttausohjeet ja mittauspöytäkirja
5(8) 8 Mittauspöytäkirja Päivämäärä: Mittarin sisäinen lämpötila ennen mittauksia Mittarin sisäinen lämpötila mittausten jälkeen Toiminto lue Mittauspiste Mittarin Mittauksen Paras mittaus näyttämä epävarmuus kyky Tasajännite 100 mv 0 mv 100 mv 100 mv -100 mv -100 mv 10 V 0 V 10 V 10 V 10 V -10 V 1000 V 0 V 1000 V 1000 V 1000 V -1000 V Tasavirta 10 m 0 m 10 m 10 m 10 m -10 m 1 0 1 1 1-1 Resistanssi 100 Ohm 0 Ohm 100 Ohm 100 Ohm 10 kohm 10 kohm 100 MOhm 100 MOhm Vaihtojännite 100 mv 100 mv 400 Hz 100 mv 100 mv 20 khz 100 mv 100 mv 100 khz 10 V 10 V 400 Hz 10 V 10 V 10 khz 10 V 10 V 100 khz 1000 V 700 V 50 Hz 1000 V 700 V 1 khz Vaihtovirta 10 m 10 m 400 Hz 10 m 10 m 5 khz 1 1 400 Hz 1 1 5 khz Yleismittarivertailu 2003: Mitttausohjeet ja mittauspöytäkirja
6(8) 9 Toimenpiteet mittauksen jälkeen Pakkaa laite kuljetuslaatikkoonsa Sovi seuraavan vertailijan kanssa laitteen hakemisesta Lähetä mittaustulosten "raakaversio" Risto Rajalalle "Mittauksen epävarmuus"-sarakkeen voi jättää täyttämättä, laskea epävarmuudet myöhemmin ja toimittaa tiedot kalibrointitodistuksessa "Paras mittauskyky"-sarakkeen voi täyttämättä ja toimittaa tiedot myöhemmin Lähetä' kalibrointitodistus siten, että se on perillä 1.12.2003 mennessä PLUT MKS:ille Yleismittarivertailu 2003: Mitttausohjeet ja mittauspöytäkirja
Viimeisimmät julkaisut J1/2002 T. Weckström, Lämpötilan mittaus J2/2002 J. Järvinen, M. Heinonen and. Lassila (ds.), nnual Report 2001 J3/2002 S.. Niemelä, Uncertainty of quantitative determinations derived by cultivation of microorganisms J4/2002. Lassila, alibration of gauge blocks by mechanical comparison. Final Report J5/2002 V. König,. Pitkäkoski, M. Rantanen and S. Semenoja, omparison of spinning rotor vacuum gauges between MKS, SP and Vaisala Oyj J6/2002 M. Rantanen and S. Semenoja, alibration of a 130 Pa D: omparison of the results from MKS PT and MKS Deutschland J1/2003 J. Järvinen, M. Heinonen and. Lassila (ds.), nnual Report 2002 J2/2003 K. Riski, asic formula for mass calibration J3/2003 M. Rantanen, ntercomparison in gauge pressure range 0 60 Mpa J4/2003 S.. Niemelä, Uncertainty of quantitative determinations derived by cultivation of microorganism J5/2003 K. Riski, Mass comparison: 5 kg laboratory balance J6/2003 M. Rantanen, omparison in absolute pressure range 2 hpa 10 hpa between MKS and eamex J7/2003 M. Heinonen, omparison of dew-point temperature calibrations J8/2003 J. Järvinen (Toim.), Kansallinen mittanormaalitoiminta ja sen kehittäminen 2003 2007 J1/2004 J. Järvinen et al. (ds.) nnual Report 2003 J2/2004 S. Semenoja, M. Rantanen, J. Leskinen and. Pitkäkoski, omparison in the absolute pressure range 100 kpa to 2100 kpa between MKS and Vaisala Oyj J3/2004 V. sala, Pituuden vertailumittaus D6, loppuraportti J4/2004 J. Halttunen, oriolis-mittarin vertailumittaus, syksy 2002. nterlaboratory comparison of a oriolis flowmeter, utumn 2002 J5/2004 L. Uusipaikka, Suhteellisen kosteuden kalibrointien vertailu, loppuraportti. J6/2004 K. Riski, Mass omparison: 2 kg, 100 g, 20 g, 2 g and 100 mg weights. J7/2004 M. Rantanen, S. Semenoja, ntercomparison in gauge pressure range from 20 Pa to 13 kpa Tilaukset: Kirsi Tuomisto, puh. (09) 6167 761 (vaihde), e-mail tilaukset@mikes.fi.
PL 239, Lönnrotinkatu 37, 00181 HLSNK Puh. 09 616 761 Fax 09 616 7467 www.mikes.fi SN 952-5610-00-4 SSN 1235-2704