ČeskyEnglish

METLAB - Metrologie elektrických veličin

ČVUT FEL, Katedra měření, Technická 2, 166 27 Praha 6
Tel.: 224 352 191, Fax: 233 339 929
http://measure.feld.cvut.cz/vyzkum/metlab
 

Kdo jsme?

Jaroslav Boháček
koordinuje výzkum zaměřený na využití kvantového Hallova jevu při kalibracích etalonů elektrické impedance a na vytvoření systému pro kalibrace přesných širokopásmových měřičů LCR v kmitočtovém pásmu do 1 MHz.

Radek Sedláček
se zabývá vývojem unikátních zařízení pro kalibraci etalonů elektrické impedance a zejména se specializuje na vývoj elektronických funkčních bloků včetně příslušného softwarového vybavení.

Jan Kučera
se podílí na vývoji zařízení pro kalibraci etalonů elektrického odporu a elektrické kapacity v kmitočtovém pásmu do 1 MHz.

Jan Kotek
navrhuje konstrukční provedení vyvíjených zařízení a zajišťuje jejich realizaci.

Jakým výzkumem se zabýváme

V průběhu posledních let byla ze strany předních světových metrologických laboratoří věnována značná pozornost výzkumu možností metrologického využití střídavého kvantového Hallova jevu. Po zjištění, že pomocí heterostruktur AlGaAs/GaAs lze v kmitočtovém pásmu minimálně do 5 kHz reprodukovat jednotku elektrického odporu s nejistotou řádu 1.10-7, se těchto heterostruktur začalo používat jako referenčních etalonů při kalibracích etalonů elektrického odporu a, později, též elektrické kapacity. Katedra měření FEL ČVUT patřila ve spolupráci s Fyzikálním ústavem AV ČR a s Českým metrologickým institutem k prvním pracovištím, která se tímto výzkumem zabývala a která dosažené výsledky publikovala. Kromě můstků, které byly v této souvislosti na katedře vyvinuty pro kalibrace etalonů odporu a kapacity, byla vyvinuta i zařízení umožňující kalibrovat etalony indukčnosti vlastní a vzájemné. V současné době je hlavní pozornost věnována rozšíření kmitočtového rozsahu, ve kterém mohou být uvedené kalibrace prováděny.

K čemu to je

Očekáváme, že dosaženými výsledky přispějeme k zvýšení přesnosti kalibrací etalonů elektrické impedance prováděných v rámci Národního metrologického systému ČR (nejen akreditovanými laboratořemi včetně Českého metrologického institutu, ale též naší metrologickou laboratoří). Potřeba zvýšit přesnost těchto kalibrací je stále naléhavěji pociťována zejména v souvislosti s výrazně rostoucími nároky na kalibrace přesných širokopásmových měřičů LCR.

Na čem konkrétně pracujeme

Speciální etalony:

  • Etalony s vypočitatelnou kmitočtovou závislostí

    Byly realizovány etalony různého provedení (koaxiální, kvadrifilární a oktofilární) včetně programového vybavení pro výpočty jejich kmitočtových závislostí. Hlavní využití těchto etalonů je při měření kmitočtových závislostí etalonů odporu, etalony na bázi kvantového Hallova jevu nevyjímaje.

  • Transferové etalony

    Pro použití v kmitočtovém pásmu do 5 kHz byly realizovány etalony Hamonova typu 10 × 100 Ω a 10 × 1000 Ω. Jsou určeny především pro přesná měření poměrů odporů a lze jich využít též při kalibraci indukčních děličů napětí.

Speciální měřicí zařízení a jejich moduly:

  • Referenční kapacitní dělič s permutovanými kondenzátory

    Dělič je určen ke kalibraci indukčně vázaných poměrových ramen můstků pro vzájemné navazování etalonů odporu, příp. kapacity v poměru 1:10.

  • Elektronické moduly speciálních měřicích zařízení

    Tyto moduly (dvoukanálová kompenzační jednotka a blok napěťových sledovačů) se využívají především v zařízeních vyvinutých pro kalibraci etalonů vlastní a vzájemné indukčnosti.

  • Poměrová ramena vysokofrekvenčních můstků

    S cílem nalézt optimální způsob vinutí bylo realizováno několik variant poměrových ramen vysokofrekvenčního můstku pro vzájemné navazování etalonů odporu, příp. kapacity v poměru 1:10. Kalibrace realizovaných ramen byla provedena jejich porovnáním s referenčním kapacitním děličem s permutovanými kondenzátory.

  • Číslicově řízený šestibitový indukční dělič napětí
  • Realizované jednotky budou sloužit jako vyvažovací prvky můstků s kmitočtovým rozsahem do 1 MHz.

Kdo financuje náš výzkum

V minulosti byl náš výzkum financován Grantovou agenturou ČR (projekty 102/96/0083, 102/98/1571 a 102/02/1056) a Úřadem pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví v rámci Programu rozvoje metrologie. V současné době financování z Programu rozvoje metrologie trvá a další prostředky poskytuje Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy v rámci výzkumného záměru MSM6840770015 "Výzkum metod a systémů pro měření fyzikálních veličin a zpracování naměřených dat".

S kým spolupracujeme

Vybrané publikace

  • Hartland A. - Kibble B. P. - Rodgers P. J. - Boháček J.: AC Measurements of the Quantized Hall Resistance. IEEE Trans. Instr. Meas., 1995, sv. 44, č. 2, str. 245-248.
  • Boháček J. - Svoboda P. - Vašek P.: AC QHE-Based Calibration of Resistance Standards. IEEE Trans. Instr. Meas., 1997, sv. 46, č. 2, str. 273-275.
  • Boháček J.: AC QHE-Based Resistance and Capacitance Calibrations. IEE Proc.-Sci. Meas. Technol., 2000, sv. 147, č. 4, str. 190-192.
  • Boháček J. - Wood B. M.: Octofilar Resistors with Calculable Frequency Dependence. Metrologia, 2001, sv. 38, č. 3, str. 241-247.
  • Boháček J.: EUROMET Project 432: Frequency Performance of 12906 Ω and 6453 Ω Reference Resistors for AC Quantum Hall Effect Experiments. Metrologia, 2002, sv. 39, č. 2, str.231-237.
  • Melcher J. - Schurr J. - Pierz K. - Williams J. M. - Giblin S. P. - Cabiati F. - Callegaro L. - Marullo-Reedtz G. - Cassiago C. - Jeckelmann B. - Jeanneret B. - Overnay F. - Boháček J. - Říha J. - Power O. - Murray J. - Nunes M. - Lobo M. - Godinho I.: The European ACQHE Project: Modular System for the Calibration of Capacitance Standards Based on the Quantum Hall Effect. IEEE Trans. Instr. Meas., 2003, sv. 52, č. 2, str. 563-568.
  • Boháček J.: A QHE-Based System for Calibrating Impedance Standards. IEEE Trans. Instr. Meas., 2004, sv. 53, č. 4, str. 977-980.
  • Callegaro L. - D´Elia V. - Boháček J.: Four-Terminal-Pair Inductance Comparison Between INRIM and CTU. IEEE Trans. Instr. Meas., 2009, sv. 58, č. 1, str. 87-93.
  • Sedláček R. - Boháček J.: Bridges for Calibrating Four-Terminal-Pair Standards of Self-Inductance at Frequencies up to 10 kHz. Meas. Sci. Technol. 20 (2009) 025105, doi: 10.1088/0957-0233/20/2/025105.
  • Kučera J. - Vollmer E. - Schurr J. - Boháček J.: Calculable Resistors of Coaxial Design. Meas. Sci. Technol. 20 (2009) 095104, doi: 10.1088/0957-0233/20/9/095104.
  • Kučera J. - Sedláček R. - Boháček J.: A New Capacitance Device for Calibration of N:1 HF Inductive Voltage Dividers. 2010 Conference on Precision Electromagnetic Measurements Digest, pp. 390-391. IEEE, Daejeon 2010. ISBN 978-1-4244-5.
  • Boháček J. - Horská J. - Sedláček R.: Comparison of Frequency Dependences of Resistance Standards Made from Surface Mount Resistors. 2010 Conference on Precision Electromagnetic Measurements Digest, pp. 647-648. IEEE, Daejeon 2010. ISBN 978-1-4244-5.

Za obsah odpovídá: doc. Ing. Milan Polívka, Ph.D.