ब्लॉग के बारे में कम करंट उच्च प्रतिबाधा मापों में सटीकता की चुनौतियाँ संबोधित

विद्युत इंजीनियरिंग और इलेक्ट्रॉनिक परीक्षण में,वर्तमान माप एक मौलिक स्तंभ के रूप में कार्य करता है जिसकी सटीकता सीधे प्रयोगात्मक परिणामों की विश्वसनीयता और इंजीनियरिंग डिजाइन की सफलता को प्रभावित करती हैहालांकि, कमजोर धाराओं (जैसे पीकोएम्पियर स्तर) या उच्च प्रतिबाधा उपकरणों को मापने के लिए, पारंपरिक विधियां अक्सर कम होती हैं।

आधुनिक प्रौद्योगिकी के कई क्षेत्रों में सटीक धारा माप महत्वपूर्ण साबित होता है - सेमीकंडक्टर डिवाइस की विशेषता से लेकर बायोसेंसर सिग्नल अधिग्रहण तक,सामग्री विज्ञान अनुसंधान से लेकर क्वांटम कंप्यूटिंग के कार्यान्वयन तकफिर भी इन मापों को उपकरण की सीमाओं, पर्यावरण हस्तक्षेप और उपकरण की विशेषताओं से उत्पन्न होने वाली महत्वपूर्ण चुनौतियों का सामना करना पड़ता है।

पारंपरिक धारा माप विधि, जैसे शंट प्रतिरोध आधारित दृष्टिकोण, उच्च प्रतिबाधा सर्किट या कमजोर धारा माप में खराब प्रदर्शन प्रदर्शित करते हैं।शंट प्रतिरोध अतिरिक्त वोल्टेज भार का परिचय देता हैपरिवेश शोर, रिसाव धाराओं, और विभिन्न हस्तक्षेप संकेतों और अधिक समझौता परिणाम.

शंट-प्रकार के एम्पीमीटर सबसे आम प्रकार बने हुए हैं, जिन्हें अक्सर डिजिटल मल्टीमीटर (डीएमएम) में लागू किया जाता है।ये उपकरण वर्तमान प्रवाह के अनुपात में इनपुट वोल्टेज को मापकर वर्तमान निर्धारित करते हैं (चित्र 1)उनका संचालन एक सटीक शंट प्रतिरोध पर केंद्रित है जहां वर्तमान एक वोल्टेज गिरावट का उत्पादन करता है जो परिमाण को इंगित करता है।

सरलता, कम लागत और उपयोग में आसानी की पेशकश करते हुए, शंट एएमएमआर अपेक्षाकृत उच्च इनपुट प्रतिबाधा से पीड़ित हैं।मापने योग्य वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए बड़े शंट प्रतिरोध आवश्यक हो जाते हैं, इनपुट प्रतिबाधा और सर्किट प्रभाव को और बढ़ाता है।ये उपकरण केवल तभी ठीक से काम करते हैं जब शंट प्रतिरोध डिवाइस-अंडर-टेस्ट (डीयूटी) प्रतिरोध से काफी नीचे रहता है और मापी गई धाराएं माइक्रोएम्पियर स्तरों से काफी अधिक होती हैं.

एक एम्पमीटर का टर्मिनल वोल्टेज इसका "वोल्टेज भार" बनाता है। यह भार लोड करंट को पूर्व-माप स्तरों से काफी नीचे गिरने का कारण बनता है, जिससे सटीक माप संभव नहीं होता है।आदर्श एम्पीमीटर न तो सर्किट वर्तमान को प्रभावित करते हैं और न ही प्रतिरोध या वोल्टेज भार प्रदर्शित करते हैं.

शंट एम्पीमीटर आमतौर पर सैकड़ों मिलीवोल्ट रेंज में वोल्टेज भार उत्पन्न करते हैं। शमन रणनीतियों में शामिल हैंः

• कम मूल्य वाले शंट प्रतिरोधों का चयन (भार को कम करता है लेकिन संवेदनशीलता को कम करता है)
• मुआवजे के परिपथों को लागू करना (भार प्रभावों का मुकाबला करना)
• त्रुटि सुधार लागू करना (भार माप के माध्यम से मुआवजा)

फीडबैक एम्पीटर शंट प्रकारों की तुलना में आदर्श परिस्थितियों के करीब आते हैं और माइक्रोएम्पीयर माप के लिए या जब कम इनपुट प्रतिबाधा आवश्यक साबित होती है तो उनका उपयोग किया जाना चाहिए।टर्मिनल वोल्टेज उत्पन्न करने के बजाय, ये उपकरण उच्च लाभ वाले परिचालन एम्पलीफायर के फीडबैक पथ में वोल्टेज का उत्पादन करते हैं (चित्र 2) ।

इनपुट वोल्टेज आउटपुट वोल्टेज को एम्पलीफायर लाभ (आमतौर पर 100,000) से विभाजित करने के बराबर है, जो वोल्टेज भार को माइक्रोवोल्ट स्तरों तक कम करता है।यह वास्तुकला कम प्रतिबाधा उपकरणों से छोटे धाराओं या धाराओं को मापने पर त्रुटियों को कम करती हैकिथली इलेक्ट्रोमीटर और पिकोएमेटर जैसे उपकरण इस तकनीक का उपयोग करते हैं।

निम्न-प्रवाह माप विशेष रूप से विभिन्न त्रुटि स्रोतों के प्रति संवेदनशील साबित होते हैं जो सटीकता को काफी प्रभावित कर सकते हैं। सभी एएमपीमीटर छोटे ऑफसेट धाराओं का उत्पादन करते हैं जो खुले इनपुट के साथ भी बहते हैं।बाहरी रिसाव धाराएं अतिरिक्त त्रुटि स्रोत पैदा करती हैं, जिससे उचित सुरक्षा और परिरक्षण कनेक्शन आवश्यक हो जाते हैं।

ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव कंडक्टरों और इन्सुलेटरों के बीच घर्षण के कारण चार्ज असंतुलन से उत्पन्न होते हैं (चित्र 4) ।विशेष कम शोर केबलों ने इस प्रभाव को कम करने के लिए ग्रेफाइट-लेपित पॉलीएथिलीन आंतरिक इन्सुलेशन परतों के माध्यम से स्नेहन प्रदान किया है और चार्ज को सम करने के लिए चालक समोच्च सतहों का निर्माण किया है.

क्रिस्टलीय अछूता पदार्थों पर लगाए जाने वाले यांत्रिक तनाव से पिज़ोइलेक्ट्रिक धाराएं उत्पन्न होती हैं (चित्र 5) चार्ज भंडारण जेब युक्त कुछ प्लास्टिक इसी तरह का व्यवहार प्रदर्शित करते हैं।न्यूनतमकरण रणनीतियों में इन्सुलेटर पर यांत्रिक तनाव को समाप्त करना और न्यूनतम पिज़ोइलेक्ट्रिक और चार्ज भंडारण प्रभावों के साथ सामग्री का चयन करना शामिल है.

प्रदूषक और नमी विद्युत रासायनिक प्रभावों के माध्यम से त्रुटि धाराओं का निर्माण करते हैं जब आयनिक रसायन कंडक्टरों के बीच कमजोर "बैटरी" बनाते हैं (चित्र 6) ।सामान्य एपॉक्सी सर्किट बोर्ड नैनोएम्पियर स्तर के धाराओं का उत्पादन कर सकते हैं यदि ईटेंट्स से पूरी तरह से साफ नहीं किया जाता है, प्रवाह, तेल, नमक या अन्य प्रदूषक।

उच्च प्रतिबाधा माप (> 1GΩ) आम तौर पर एक अज्ञात प्रतिरोध पर निरंतर वोल्टेज लागू करने, एक श्रृंखला एम्पमीटर के साथ परिणामी धारा को मापने शामिल है,फिर ओम के नियम के माध्यम से प्रतिरोध की गणना (आर = वी / आई)यह वोल्टेज-लागूकरण दृष्टिकोण (वर्तमान-लागूकरण के बजाय) पसंदीदा विधि का प्रतिनिधित्व करता है क्योंकि उच्च प्रतिरोध अक्सर लागू वोल्टेज के साथ भिन्न होते हैं।

रिसाव धाराएं उच्च प्रतिबाधा माप में विशिष्ट त्रुटि स्रोतों का प्रतिनिधित्व करती हैं, जो माप सर्किट और आस-पास के वोल्टेज स्रोतों के बीच अवांछित उच्च प्रतिरोध पथों से उत्पन्न होती हैं।कमी की तकनीकों में शामिल हैं:

• उचित सुरक्षा तकनीक लागू करना
• स्वच्छ, उच्च गुणवत्ता वाले इन्सुलेटरों का उपयोग करना
• आर्द्रता को कम करना

अत्यधिक उच्च प्रतिरोधकता वाली सामग्री के मापने पर, पृष्ठभूमि धाराएं माप में महत्वपूर्ण त्रुटियों का कारण बन सकती हैं।वैकल्पिक ध्रुवीयता विधि लगभग सकारात्मक पूर्वाग्रह वोल्टेज लागू करके इन प्रभावों को समाप्त करती है, पूर्वनिर्धारित देरी के बाद धारा को मापने, फिर ध्रुवीयता को उलटने और माप को दोहराने (चित्र 9) प्रतिरोध गणना हाल के मापों के भारित औसत का उपयोग करती है।

कठोर डेटा सत्यापन और त्रुटि विश्लेषण माप की विश्वसनीयता सुनिश्चित करता है। सामान्य सत्यापन विधियों में दोहराए गए माप, मानक मूल्यों के साथ तुलना,और भौतिक कानूनों के खिलाफ स्थिरता की जांचत्रुटि विश्लेषण की तकनीकों में अनिश्चितता विश्लेषण, संवेदनशीलता विश्लेषण और मोंटे कार्लो सिमुलेशन शामिल हैं।

प्रभावी धारा माप के लिए उपकरण प्रदर्शन मीट्रिक की मात्रा, त्रुटि मॉडल की स्थापना, डेटा सत्यापन को लागू करना आवश्यक है।और उपयुक्त माप वास्तुकला का चयनकृत्रिम बुद्धिमत्ता और स्वचालन में भविष्य के विकास मशीन लर्निंग-सहायता प्राप्त त्रुटि पहचान और स्वचालित परीक्षण प्रणालियों के माध्यम से माप क्षमताओं को बढ़ाने का वादा करते हैं।