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직류 전압/저항 비율 초정밀 측정기술
Precision Measurement Technique of DC Voltage/Resistance Ratio 원문보기

전기학회논문지. The transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers. D / D, 시스템 및 제어부문, v.51 no.3, 2002년, pp.96 - 99  

김규태 (한국표준과학연구원) ,  유광민 (한국표준과학연구원)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

We developed 1:1 resistance ratio measurement system for precision measurement of a series-resistor type dc voltage divider. By using active guard technique and exchange technique, any leakage effects, which are one of the most critical error sources, were successfully removed. The best measurement ...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 1 kV 까지의 직류 전압 표준의 SI 소급성을 확보하기 위해 필수적인 전압/저항 비율 측정 장치를 새로 개발하였다. 교환측정법과 능동가드를 사용함으로써 과거에 비해 신뢰성 있는 측정이 가능해졌으며 불확도 분석이 단순 명료해 질 수 있었다.
  • 새#- 개발된 측정 장치의 능동 가드의 효과를 시험해보기 위해 고의로 100 GQ의 누설 저항 2개를 삽입하여 100 kQ 저항의 1:1 비율을 측정해 보았다. 삽입위치는 누설 취약 도체 7과 능동가드 사이 및 능동가드와 도체 6 사이이다.
  • 본 연구에서는 비교적 높은 전압까지도 활용할 수 있도록 10 kQ이상의 저항범위에 대해서 잘 알려진 potentiometry[2], [3] 원리를 적용하였다. 즉 공칭값이 같은 2개 저항 Rm과 R1 을 직렬로 연결한 상태에서 동일한 전류를 흘릴 때 각 저항의 전압강하의 비율, Vm/Vl을 구하는데 정확도를 높이기 위해 해당 강하 전압 근방의 전압 V0 를 갖는 더미(dummy) 기준전압기를 이용하여 각 전압강하의 차전압을 측정한다. 이 측정 원리를 수식으로 표현하면 다음과 같다.

대상 데이터

  • 본 장치에서 사용되는 주요 장비에는 전류공급기, 더미 기준기, 전압계 등이 있으며 측정 회로는 스텝모터 로 구동되는 고전압 스위치들로 구성된다(그림 1). 본 실험에서는 전류공급기로는 직류전압교정기를 , 더미기준기로는 제너전압표준기 또는 또 다른 직류전압교정기를, 전압계로는 8% 디지트 디지털 멀티미터를 사용하였다. 그림 2는 교환방식을 적용한 비율 측정과정을 나타내고 있다.
  • 본 장치에서 사용되는 주요 장비에는 전류공급기, 더미 기준기, 전압계 등이 있으며 측정 회로는 스텝모터 로 구동되는 고전압 스위치들로 구성된다(그림 1). 본 실험에서는 전류공급기로는 직류전압교정기를 , 더미기준기로는 제너전압표준기 또는 또 다른 직류전압교정기를, 전압계로는 8% 디지트 디지털 멀티미터를 사용하였다.

이론/모형

  • 그러나 10 kQ이상의 저항범위에 대해서는 사용 전류의 크기가 작아지므로 전류 비교기 등에서 사용되는 전류감지 방식보다는 potentiometry 등에서 사용되는 전압 감지방식이 더 정확하다. 본 연구에서는 비교적 높은 전압까지도 활용할 수 있도록 10 kQ이상의 저항범위에 대해서 잘 알려진 potentiometry[2], [3] 원리를 적용하였다. 즉 공칭값이 같은 2개 저항 Rm과 R1 을 직렬로 연결한 상태에서 동일한 전류를 흘릴 때 각 저항의 전압강하의 비율, Vm/Vl을 구하는데 정확도를 높이기 위해 해당 강하 전압 근방의 전압 V0 를 갖는 더미(dummy) 기준전압기를 이용하여 각 전압강하의 차전압을 측정한다.
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참고문헌 (6)

  1. 국제단위계, 제7 개정판, KRISS-99-101-SP,1999 

  2. T.J. Witt, D. Reymann and D. Avrons, 'An accurate $10-k{\Omega}$ resistqance measurement,' IEEE Trans. Instrum. Meas., vol.40, pp.271-273, Apr. 1991 

  3. L. Bliek et al., 'Measurements of the quantized Hall resistance h/e2 with a reproducibility of 10-8 and its application for a novel determination of the ohm,' PTB-Mitt., vol.93, pp.19-20 and pp.44-45, 1988 

  4. K.-T. Kim, S.I. Park, Y.M. Cho and S.-W. Kwon, 'Common error sources in using a series-resistors type voltage divider below level of 0.01 ppm,' IEEE Trans. Instrum. Meas., vol.44, pp. 318-321, Apr. 1995 

  5. ISO, 'Guide to the expression of uncertainty in measurements,' 1991 

  6. ISO 'Guide to the expression of uncertainty in measurements,' 1991 

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