Volt e ampère padrão

Uma pergunta recente sobre como calcular a precisão de um circuito me fez pensar em calibração em geral.

Em particular, como EEs, usamos rotineiramente volts e amperes como unidade e, no entanto, essas são coisas bastante vagas e difíceis de quantificar.

Antes, um volt era definido por uma "célula padrão" mantida em um cofre em algum lugar, mas isso mudou para o "padrão de tensão Josephson", que é um sistema complexo que usa um chip de circuito integrado supercondutor que opera a 70- 96 GHz para gerar tensões estáveis ​​que dependem apenas de uma frequência aplicada e de constantes fundamentais.

O último não é exatamente algo que se possa reunir em um porão, ou mesmo nos departamentos de engenharia de teste da maioria das empresas.

O ampère é pior. É definida em SI como "aquela corrente constante que, se mantida em dois condutores paralelos retos de comprimento infinito, de seção transversal circular desprezível e afastada um metro no vácuo, produziria entre esses condutores uma força igual a 2 × 10 -7 newtons por metro de comprimento. "

Não tenho idéia de como alguém poderia medir isso.

O ohm costumava ser definido por uma altura e peso específicos de mercúrio, mas que foi abandonado em favor de ser uma unidade derivada de 1V e 1A.

Tudo isso me faz pensar em quanto do que usamos é calibrado para o medidor de outra pessoa. E quantos desses medidores estão calibrados para os de outra pessoa ... e assim por diante. Parece um grande castelo de cartas.

Existe algum tipo de padrão intermediário de medidas ou equipamento que você pode comprar para usar como referências calibradas para 1V, 1A e 1R? (Obviamente, você só precisa de dois).

Pergunta bônus: Existe algum tipo de adesivo de certificação que se deve procurar ao comprar um medidor ou outro equipamento que indique que ele é realmente testado com os valores reais de SI versus testado contra, digamos, um Fluke?

Tudo isso me faz pensar: quanto do que usamos é calibrado para o medidor de outra pessoa. E quantos desses medidores estão calibrados para os de outra pessoa ... e assim por diante. Parece um grande castelo de cartas.

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Existe algum tipo de adesivo de certificação que se deve procurar ao comprar um medidor ou outro equipamento que indique que ele é realmente testado com os valores reais de SI versus testado contra um Fluke ...

Você descreveu exatamente o que acontece. Você não precisa ter um "padrão de ouro" exótico, caro e caro no laboratório interno da sua empresa, desde que tenha rastreabilidade de calibração certificada (se necessário) até um laboratório credenciado que realmente o possua.

E sim, eles realmente colocaram em seu instrumento um adesivo emitido pelo laboratório credenciado, com a data de validade da validade da calibração. Eu já vi isso.

Internamente, você se encontrará em uma destas situações:

Lembro-me de que quando eu trabalhava na indústria aeroespacial, era necessário que todos os instrumentos de medição fossem calibrados, com seus autocolantes e certificados de calibração rastreáveis ​​e documentação associada. Os procedimentos de teste ("padrões de trabalho"), os instrumentos a serem utilizados e sua rastreabilidade de calibração, todos tiveram que ser exaustivamente documentados e enviados para aprovação do cliente muito antes de qualquer teste de entrega real ter sido realizado no produto.

Obviamente, todo setor tem seus próprios requisitos e níveis de qualidade. Não acho que alguém possa razoavelmente esperar que um fabricante chinês de multímetros baratos possua um programa de calibração, porque não faria sentido para eles ou seus clientes.

De volta à cadeia de rastreabilidade: as MNI na figura acima são os Institutos Nacionais Metrológicos. A MNI dos EUA é a NIST. Um olhar mais atento à "cadeia alimentar" da metrologia é ilustrado na figura abaixo, caso você se pergunte:

Fonte das imagens: Calibração e rastreabilidade na tecnologia de medição

Existe algum tipo de adesivo de certificação que se deve procurar ao comprar um medidor ou outro equipamento que indique que ele é realmente testado com os valores reais de SI

Se você comprar seus instrumentos da Keysight, Tek ou outras marcas de alta qualidade, eles oferecerão um certificado de calibração rastreável à NMI como uma opção de custo agregado. Se você realizar suas calibrações periódicas em um laboratório de alta qualidade, elas oferecerão um certificado semelhante

Se você não solicitar este certificado, seu instrumento provavelmente ainda será testado com os mesmos procedimentos, mas o fornecedor não assumirá a responsabilidade de manter registros desse teste e de seus resultados.

Sei que, no meu setor, nossos clientes fazem auditorias regulares em nosso local de fabricação e verificam se todos os instrumentos usados ​​em nossa linha de teste possuem certificados de calibração rastreáveis.

vs testado contra um Fluke ...

Ainda pode ser uma calibração rastreável, se o Fluke tiver um certificado válido. É claro que cada passo fora do padrão primário aumenta os possíveis erros propagados de medição em medição, reduzindo a precisão que você seria capaz de reivindicar para o instrumento que está sendo testado.

Tudo isso me faz pensar: quanto do que usamos é calibrado para o medidor de outra pessoa. E quantos desses medidores estão calibrados para os de outra pessoa ... e assim por diante. Parece um grande castelo de cartas.

No topo da pilha de metrologia estão os padrões de referência pertencentes aos laboratórios nacionais de padrões. E estes são de fato principalmente testados apenas por comparação entre si. Por exemplo, o NIST verifica a precisão de seu relógio atômico comparando-o com os relógios atômicos mantidos pela British Standards Institution, a Association Française de Normalization, o Instituto Nacional de Metrologia da China etc. Isso ocorre porque quando você está tirando o máximo proveito instrumento preciso no mundo para algumas medições, a única coisa com a qual comparar é a tentativa de outras pessoas de produzir a mesma coisa.

O rótulo que você deseja é "rastreável ao NIST" (pelo menos nos EUA).

O Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia mantém padrões primários, e todos os outros padrões (em laboratórios de calibração, etc.) são periodicamente verificados com eles, direta ou indiretamente. Se você se preocupa com a precisão absoluta de seus instrumentos, terá uma documentação que descreve todas as etapas pelas quais suas calibrações podem ser rastreadas desde o NIST. Isso incluiria quais padrões ou instrumentos de transferência foram utilizados, e há quanto tempo cada um deles foi verificado em relação ao próximo padrão mais alto da cadeia.