プロジェクトの背景

同州の計量技術研究所は、同州の電力、運輸、通信などの産業における電流測定器の検証と校正を担当している。校正能力と効率を向上させるため、同研究所は、さまざまな種類の電流測定器の現場校正用に、新世代のポータブル標準電流源を開発することを決定した。

標準電流源の心臓部は高精度シャントであり、その精度がデバイス全体の測定不確かさを直接決定する。これは、シャントの最高精度を必要とするアプリケーション・シナリオのひとつです。

技術仕様の要件：

• 電流出力範囲：0.1A-100A
• 電流出力精度：±0.02%
• シャント測定の不確かさ：≤0.01%（k=2）
• 長期的な安定性：<20ppm>
• 温度係数：<5ppm>

直面する技術的課題

1.極めて高い精度が要求される

0.01%の測定不確かさは、抵抗値精度、温度係数、長期安定性、熱電位を含むシャントのすべての性能指標に極端な要求を課す。

2.非常に低い温度係数

従来のシャントの温度係数は20-50ppm/℃であり、この温度係数は、以下のような用途には十分ではない。<5ppm>

3.長期的な安定性

計量標準として、シャント抵抗値はその耐用年数の間に大きく変動してはならず、そうでなければトレーサビリティ・チェーンの信頼性に影響を及ぼす。

4.熱電ポテンシャル効果

シャントの熱電位は、µVレベルの信号測定における主要なエラー源となり得る。低熱電位材料の選択と構造設計の最適化が必要である。

テクニカル・ソリューション

1.選択的グレードシャント

FL-2シャントの計量ステージの主要パラメータを特別に選択したバージョンの選択：

• 抵抗値：1mΩ±0.01%（工場校正済み）
• 定格電流：100A
• 温度係数：<5ppm>
• 長期的な安定性：<20ppm>
• 熱電位：<0.5µV/°C

2.特殊合金材料

抵抗器本体は、銅-マンガン-ニッケルの合金であるゼラニンでできており、温度係数(代表値±5ppm/℃)と熱電位((<1µV/℃）で、精密抵抗器に最適です。

3.低熱ポテンシャルの構造設計

• 抵抗器本体の両端で完全対称構造
• 電圧サンプリングポイントは、抵抗体の温度フィールド内に対称的に配置される。
• 特殊な低熱電位溶接プロセス
• システムは順方向と逆方向の測定機能を備え、残留熱電位の影響を排除している。

4.温度補償

高精度白金測温抵抗体（Pt100）を搭載し、シャント温度をリアルタイムで測定します。ソフトウェアは、シャントの温度特性曲線に従ってオンライン補正を行い（工場校正）、温度の影響をさらに低減します。

プロジェクト結果

• 測定の不確かさ：スプリッタ測定の不確かさ0.01%（k=2）は設計要件を満たす
• 温度特性：20～30℃の範囲のTCR<5ppm>
• 安定性の検証：2年間の継続フォローアップ検査、年1回のドリフト検査<15ppm未満
• 計量証明：中国計量科学研究院を通じたトレーサビリティ、校正証明書の取得
• アプリケーション効果：この装置が使用された後、校正の効率は3倍になり、ユーザーから賞賛された。

技術パラメータの概要