Procedimiento específico: PEE66 CALIBRACIÓN DE PATRONES DE TENSIÓN DE ESTADO SÓLIDO. Copia No Controlada. Instituto Nacional de Tecnología Industrial

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1 Instituto Nacional de Tecnología Industrial Centro de Desarrollo e Investigación en Física y Metrología Procedimiento específico: PEE66 CALIBRACIÓN DE PATRONES DE TENSIÓN DE ESTADO SÓLIDO Revisión: Julio 2017 Este documento se ha elaborado con recursos del Instituto Nacional de Tecnología Industrial. Sólo se permite su reproducción sin fines de lucro y haciendo referencia a la fuente.

2 PEE66 Lista de enmiendas: Julio 2017 ENMIENDA DESCARTAR INSERTAR RECIBIDO Nº FECHA CAPÍTULO PÁGINA PÁRRAFO CAPÍTULO PÁGINA PÁRRAFO FIRMA 1 de 1

3 PEE66 Índice: Julio 2017 NOMBRE DEL CAPÍTULO REVISIÓN Página titular Julio 2017 Lista de enmiendas Julio 2017 Índice Julio 2017 CALIBRACIÓN DE PATRONES DE TENSIÓN DE ESTADO SÓLIDO. Julio 2017

4 PEE66: Julio Objeto Calibración de referencias de tensión eléctrica continua contra elementos del banco de patrones de estado sólido. 2. Alcance Establecimiento de la escala de tensión eléctrica continua en 1,018 V y 10 V. 3. Referencias [1] Agilent 34420, Manual del usuario. [2] Keithley K2182, Manual del usuario. [3] Fluke, 732B, Manual del usuario. [4] GUM, Guía para la expresión de la incertidumbre de medición. 4. Responsabilidades 4.1. Del Coordinador de la Unidad Técnica Electricidad Supervisa el desarrollo de la calibración, verifica el cumplimiento del procedimiento y revisa los resultados Del personal de laboratorio Efectúa la calibración, aplica el presente procedimiento de calibración, procesa los datos correspondientes y elabora el certificado de calibración. 5. Instrucciones 5.1. Calibración en 1,018 V y en 10 V El instrumento a calibrar es comparado en su salida de tensión de 1,018 V y de 10 V contra una tensión conocida obtenida de una referencia de tensión del banco de patrones. Para proceder se conecta el instrumento en serie-oposición como se muestra en la fig. 1 Fig. 1 Esquema de conexión para la comparación de referencias secundarias de tensión eléctrica continua. Para leer la diferencia de tensión entre el dispositivo a ser calibrado y la tensión del patrón, V Z patrón o de referencia se utiliza un nanovoltímetro o multímetro de 7 ½ dígitos. Al momento de realizar las mediciones los elementos son desconectados de la red eléctrica y alimentados por sus baterías internas y con los bornes de GUARDA y CHASIS cortocircuitados Algoritmo de medición Se realizan N comparaciones en conexión directa, 2 N en conexión inversa, y por último N en conexión directa nuevamente, con el fin de eliminar errores sistemáticos y algún corrimiento temporal del instrumento a calibrar. La tensión medida por el voltímetro (V DVM ) es modelada como: 1 de 3

5 PEE66: Julio 2017 V V V + V DVM = (1) X Z o donde V X es la tensión de salida del dispositivo a calibrar, V Z es la tensión de salida del patrón y V 0 es la tensión de offset del multímetro más la tensiones termoeléctricas que se puedan generar en el circuito de medición. Es así que se tienen dos conjuntos de resultados de medición con el voltímetro, llamando V DVM dir a los resultados de la medición en la polaridad directa y V DVM inv a los resultados de la medición en conexión inversa, resultan dos conjuntos de valores según: V V = ( V V ) + V i = 1,..., N,3N + 1,...4N dir DVM X Z i o (2) = ( V V ) + V l = N + 1,...,3N inv DVM Z X l o (3) Promediando las valores obtenidos y substrayendo las ec. (2) y (3) se obtiene: V dir DVM Finalmente la tensión del dispositivo bajo calibración resulta en: V inv DVM = 2 (V X V Z ) (4) (V dir DVM V inv DVM ) = (V 2 X V Z ) (5) V X = V Z + (V dir inv DVM VDVM ) 2 (6) Incertidumbre: modelo matemático y cálculo de incertidumbre Del modelo de la ec. (6) y del algoritmo de medición se tienen las siguientes componentes de incertidumbre: Fuente de incertidumbre Calibración del patrón Corriente de polarización del DVM Exactitud del detector Resolución del detector Tipo Distrib Intervalo (±) Factor u i ν i c i (c iu i) 2 W-S % contrib BN N 2.0E-01 µv µv 50 1 V 1.0E-02 2E-06 47% BR R 1.0E-05 µa µa Ω 1.3E-04 4E-10 1% BR R 2.7E-02 µv µv E-04 1E-09 1% BR R 1.0E-04 µv µv E-09 2E-19 0% Tipo A A N µv 0.0 µv E-02 4E-05 52% 0.11 N ppm ppm % 6. Identificación y almacenamiento Los dispositivos a ser calibrados se identifican de acuerdo a las instrucciones del Manual de Calidad del INTI - Física y Metrología y son mantenidos desde el momento de su llegada en el Laboratorio de Patrones Cuánticos, según capítulo 9 del Manual de la Calidad. Una vez calibrados, los dispositivos se mantienen en el laboratorio hasta ser retirados por el cliente. 7. Instrumentos utilizados Multímetros de 7 ½ y 8 ½ dígitos incluidos en el plan de calidad de Electricidad. Patrones de estado sólido incluidos en el plan de calidad de Electricidad. Termohigrómetros y PT100 incluidos en el plan de calidad de Electricidad. 2 de 3

6 PEE66: Julio Condiciones ambientales Los instrumentos son calibrados a temperatura ambiente. La temperatura del laboratorio deberá ser, por lo menos 3 horas antes de la medición y durante la misma, de (22 ± 2) C y la humedad relativa ambiente estar comprendida entre 30 % y 70 %. 9. Registros de la Calidad Las notas y observaciones tomadas a mano, original o copia de las salidas por software (si resulta aplicable), copias de certificados emitidos, copia de la orden de trabajo, registros de salida de los instrumentos y otros documentos relacionados se mantendrán de acuerdo con el Manual de la Calidad del INTI - Física y Metrología, Capítulo Precauciones De acuerdo con las provisiones del Decreto 937/74, artículo 1, Sección d, ésta es considerada tarea riesgosa. Por lo tanto, deben tomarse las precauciones necesarias a fin de evitar shock eléctrico. La operación de cambio de conexiones debe ser efectuada con todos los circuitos de tensión y corriente desconectados. 11. Apéndices y Anexos No aplicable. 3 de 3