บล็อก เกี่ยวกับ ปัญหาความแม่นยําในการวัดกระแสไฟฟ้าขนาดต่ํา

ในวิศวกรรมไฟฟ้าและการทดสอบอิเล็กทรอนิกส์การวัดปัจจุบันเป็นเสาพื้นฐาน ที่ความแม่นยําของมันมีผลกระทบโดยตรงต่อความน่าเชื่อถือของผลการทดลองและความสําเร็จของการออกแบบวิศวกรรมอย่างไรก็ตาม เมื่อวัดกระแสอ่อน (เช่นระดับ picoampere) หรืออุปกรณ์อัดแรงสูง

การวัดกระแสไฟฟ้าที่แม่นยําพิสูจน์ว่ามีความสําคัญในหลายๆ ด้านทางเทคโนโลยีที่ทันสมัย - จากการระบุลักษณะของอุปกรณ์ครึ่งประสาทจากการวิจัยวิทยาศาสตร์วัสดุ ไปสู่การนําคอมพิวเตอร์ควอนตัมมาใช้อย่างไรก็ตาม การวัดเหล่านี้ต้องเผชิญกับโจทย์ท้าทายที่สําคัญ ที่มาจากข้อจํากัดของเครื่องมือ การขัดขวางสิ่งแวดล้อม และคุณสมบัติของอุปกรณ์

วิธีการวัดกระแสไฟฟ้าแบบดั้งเดิม เช่น วิธีการที่ใช้แบบ shunt-resistor แสดงผลการทํางานที่ไม่ดีในวงจรที่มีความขัดขวางสูง หรือการวัดกระแสไฟฟ้าที่อ่อนแอความต้านทาน shunt นํามาแรงกดดันเพิ่มเติมภาระเสียงเสียงจากสิ่งแวดล้อม ความรั่วไหลของกระแสไฟฟ้า และสัญญาณขัดขวางต่าง ๆ ทําให้ผลการวัดเสี่ยงมากขึ้น

แอมเมตรชนิดชันท์ยังคงเป็นชนิดที่ทั่วไปที่สุด, มักนําไปใช้ในมัลติเมตรดิจิตอล (DMM)อุปกรณ์เหล่านี้กําหนดกระแสโดยวัดความแรงกดไฟเข้าสัดส่วนกับการไหลของกระแส (รูป 1)การทํางานของพวกเขาเน้นการต่อต้าน shunt ความแม่นยํา ที่ปัจจุบันผลิตความดันตกที่แสดงถึงขนาด

ขณะที่นําเสนอความเรียบง่าย, ราคาถูก, และการใช้งานง่าย, Ammeter shunt มีอุปสรรคการเข้าที่ค่อนข้างสูง.ความต้านทาน shunt ที่ใหญ่ขึ้นจําเป็นที่จะผลิตความแรงดันที่วัดได้, เพิ่มต่อการต่อต้านการเข้าและผลกระทบวงจรอุปกรณ์เหล่านี้ทํางานได้อย่างถูกต้องเมื่อความต้านทานของ shunt อยู่ต่ํากว่าความต้านทานของอุปกรณ์ที่กําลังทดสอบ (DUT) และกระแสที่วัดได้มากเกินระดับไมโครแอมเปอร์.

ความดันปลายของแอมเมตรเป็น "ภาระความดัน" ของมัน.ภาระนี้ทําให้กระแสความจูงของภาระลดลงต่ํากว่าระดับก่อนการวัดอย่างสําคัญ ทําให้การวัดไม่แม่นยําอัมเปอร์เมตรที่เหมาะสม จะไม่ส่งผลกระทบต่อกระแสไฟฟ้าในวงจร หรือแสดงความต้านทานหรือความแรงดัน.

เครื่องวัดอัมเปอร์ชันท์มักจะผลิตภาระภาระไฟฟ้าในช่วงหลายร้อยมิลลิโวลต์ กลยุทธ์การลดความร้อนประกอบด้วย

• เลือกตัวต่อรอง shunt ที่มีค่าต่ํากว่า (ลดภาระ แต่ลดความรู้สึก)
• การนําวงจรการชําระค่าตอบแทน (การปราบปรามผลกระทบภาระ)
• การใช้การแก้ไขความผิดพลาด (ชดเชยผ่านการวัดภาระ)

เครื่องวัดอัมเปอร์การตอบสนองเข้าใกล้สภาพอุดมสมบูรณ์มากขึ้นกว่าชนิดการหลีกเลี่ยง และควรใช้สําหรับการวัดไมโครแอมเปอร์หรือเมื่ออุปสรรคการเข้าที่ต่ําจะจําเป็นแทนที่จะผลิตไฟฟ้าปลาย, อุปกรณ์เหล่านี้ผลิตแรงดันในเส้นทางการตอบสนองของเครื่องยกระดับการทํางานที่มีกําไรสูง (รูป 2)

ความดันทางเข้าเท่ากับความดันทางออก หารด้วยการเพิ่มตัวขยายเสียง (โดยทั่วไป 100,000) ลดภาระความดันเป็นระดับไมโครโฟลท์สถาปัตยกรรมนี้ลดความผิดพลาดให้น้อยที่สุด เมื่อวัดกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กหรือกระแสไฟฟ้าจากอุปกรณ์อัดต่ําอุปกรณ์เช่น อิเล็กทรอมเตอร์คีทลีย์ และพิกอัมเมตร ใช้เทคโนโลยีนี้

การวัดกระแสไฟฟ้าที่ต่ําจะพิสูจน์ว่ามีความเปราะบางต่อแหล่งความผิดพลาดต่าง ๆ ที่สามารถส่งผลกระทบต่อความแม่นยําอย่างสําคัญกระแสการรั่วไหลภายนอก สร้างแหล่งความผิดพลาดเพิ่มเติมทําให้การป้องกันและการป้องกันที่ถูกต้อง

อิทธิพล triboelectric เกิดขึ้นจากความไม่สมดุลของการชาร์จที่เกิดจากการขัดแย้งระหว่างสายนําและไอโซเลเตอร์ (รูป 4)สายเคเบิลเฉพาะประเภทที่มีเสียงต่ํา ลดผลลัพธ์นี้ให้น้อยที่สุด ผ่านชั้นประกอบกันภายในโพลีเอธิลีนที่เคลือบด้วยกราฟิต ที่ให้การเลื่อมและสร้างพื้นผิวที่นําไฟฟ้าเพื่อทําให้การชาร์จเท่าเทียม.

ความเครียดทางกลที่นําไปใช้กับวัสดุประกอบกันแบบคริสตัล สร้างกระแสไฟฟ้า piezoelectric (รูป 5) บางพลาสติกที่มีกระเป๋าเก็บชาร์จแสดงพฤติกรรมที่คล้ายกันกลยุทธ์การลดลดรวมการกําจัดความเครียดทางกลบนเครื่องประกอบและการเลือกวัสดุที่มีผลกระทบ piezoelectric และการเก็บชาร์จอย่างน้อย.

สารสกปรกและความชื้นสร้างกระแสความผิดพลาดผ่านผลการไฟฟ้าเคมี เมื่อสารเคมียอนสร้าง "แบตเตอรี่" ที่อ่อนแอระหว่างสายนํา (รูป 6)บอร์ดวงจร epoxyทั่วไปสามารถผลิตกระแสระดับ nanoampere หากไม่ได้ทําความสะอาดอย่างละเอียดของ etchantsน้ํามัน เกลือ หรือสารปนเปื้อนอื่นๆ

การวัดอัดสูง (> 1GΩ) โดยปกติจะเกี่ยวข้องกับการใช้แรงดันคงที่กับตัวต่อต้านที่ไม่รู้จัก การวัดกระแสไฟที่เกิดขึ้นด้วยเครื่องวัดอัมเปอร์ชุดจากนั้นคํานวณความต้านทานผ่านกฎของโอห์ม (R = V/I)แนวทางการใช้แรงดันนี้ (แทนการใช้กําลัง) เป็นวิธีที่นิยม เพราะความต้านทานสูงมักจะแตกต่างกันกับแรงดันที่ใช้

กระแสการรั่วไหลเป็นแหล่งความผิดพลาดทั่วไปในการวัดความอัดสูง เกิดจากเส้นทางความต้านทานสูงที่ไม่ต้องการระหว่างวงจรวัดและแหล่งความดันใกล้เคียงเทคนิคการลดได้แก่:

• การนําเทคนิคการป้องกันที่เหมาะสมมาใช้
• การ ใช้ เครื่อง ติด กัน หนาว ที่ สะอาด และ คุณภาพ ดี
• ลดความชื้นให้น้อยที่สุด

เมื่อวัดวัสดุที่มีความต้านทานสูงมาก คอร์่งเบื้องหลังอาจทําให้เกิดความผิดพลาดในการวัดที่สําคัญวิธีการสลับขั้วขั้วขั้วขั้วขั้วขั้วขั้วขั้วขั้วขั้วขั้วขั้วขั้วขั้วขั้วขั้วขั้ว, การวัดกระแสไฟฟ้าหลังจากการช้าระยะที่กําหนดไว้ก่อน, แล้วพลิกขั้วและซ้ําการวัด (รูป 9) การคํานวณความต้านทานใช้ค่าเฉลี่ยที่ชั่งของการวัดล่าสุด

การตรวจสอบข้อมูลอย่างเข้มงวดและการวิเคราะห์ความผิดพลาดทําให้การวัดมีความน่าเชื่อถือและการตรวจสอบความสอดคล้องกับกฎธรรมศาสตร์เทคนิคการวิเคราะห์ความผิดพลาดรวมถึงการวิเคราะห์ความไม่แน่นอน การวิเคราะห์ความรู้สึก และการจําลองมอนเตคาร์โล

การวัดกระแสไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ ต้องการการกําหนดปริมาณของเมตรการประสิทธิภาพของอุปกรณ์, การจัดตั้งรูปแบบความผิดพลาด, การปรับปรุงข้อมูลอย่างละเอียดและเลือกสถาปัตยกรรมการวัดที่เหมาะสมการพัฒนาในอนาคตในด้านปัญญาประดิษฐ์และอัตโนมัติ สัญญาที่จะเพิ่มศักยภาพในการวัดผ่านการค้นหาความผิดพลาดและระบบการทดสอบอัตโนมัติ