Voltios y amperios estándar

Una pregunta reciente sobre cómo calcular la precisión de un circuito me hizo pensar en la calibración en general.

En particular, como EE usamos habitualmente voltios y amperios como una unidad y, sin embargo, estos son elementos bastante vagos y difíciles de cuantificar.

Solía ​​ser que un voltio estaba definido por una "celda estándar" encerrada en una bóveda en algún lugar, pero eso cambió a usar el "estándar de voltaje Josephson", que es un sistema complejo que utiliza un chip de circuito integrado superconductor que funciona a 70– 96 GHz para generar voltajes estables que dependen solo de una frecuencia aplicada y constantes fundamentales.

Esto último no es exactamente algo que uno podría juntar en un sótano, o incluso en los departamentos de ingeniería de prueba en la mayoría de las empresas.

El amperio es peor. Se define en SI como "Esa corriente constante que, si se mantiene en dos conductores paralelos rectos de longitud infinita, de sección transversal circular insignificante, y se coloca a un metro de distancia en vacío, produciría entre estos conductores una fuerza igual a 2 × 10 −7 newtons por metro de longitud ".

No tengo idea de cómo alguien podría medir eso.

El ohmio solía definirse por una altura y peso específicos de mercurio, pero eso se abandonó a favor de ser una unidad derivada de 1V y 1A.

Todo esto me lleva a preguntarme cuánto de lo que usamos está calibrado para el medidor de otra persona. Y cuántos de esos medidores están calibrados para otra persona ... y así sucesivamente. Parece una gran casa de naipes.

¿Existe algún tipo de estándar intermedio de medidas o equipo que pueda comprar para usar como referencias calibradas para 1V, 1A y 1R? (Obviamente, solo necesitas dos de esos).

Pregunta adicional: ¿Hay algún tipo de etiqueta de certificación que se debe buscar al comprar un medidor u otro equipo que indique que efectivamente se probó con los valores reales de SI en comparación con, por ejemplo, un Fluke?

Todo esto me lleva a preguntarme, ¿cuánto de lo que usamos está calibrado para el medidor de otra persona? Y cuántos de esos medidores están calibrados para los de otra persona ... y así sucesivamente. Parece una gran casa de naipes.

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¿Hay algún tipo de etiqueta de certificación que se debe buscar al comprar un medidor u otro equipo que indique que efectivamente se probó con los valores reales de SI en comparación con la prueba de decir un Fluke ...

Has descrito con precisión lo que sucede. No necesita tener un "estándar de oro" exótico y costoso en el laboratorio interno de su empresa, siempre y cuando tenga la trazabilidad de calibración certificada (si la necesita) hasta un laboratorio acreditado que realmente lo tenga.

Y sí, en realidad pusieron en su instrumento una calcomanía emitida por el laboratorio acreditado, con la fecha de vencimiento de la validez de la calibración. Lo he visto yo mismo.

En casa, te encontrarás en una de estas situaciones:

Recuerdo que cuando trabajaba en la industria aeroespacial se nos exigía que calibraran todos los instrumentos de medición, con su etiqueta adhesiva y certificados de calibración rastreables y la documentación asociada. Los procedimientos de prueba ("estándares de trabajo"), los instrumentos que se utilizarán y su trazabilidad de calibración, todos debían documentarse exhaustivamente y presentarse para la aprobación del cliente mucho antes de que se realizara cualquier prueba de entrega real en el producto.

Por supuesto, cada industria tiene sus propios requisitos y niveles de calidad. No creo que nadie pueda esperar razonablemente que un fabricante chino de multímetros baratos tenga un programa de calibración de este tipo, porque no tendría sentido para ellos ni para sus clientes.

Volviendo a la cadena de trazabilidad: los INM en la figura anterior son los Institutos Nacionales de Metrología. El NMI para EE. UU. Es el NIST. En la figura siguiente se ilustra una mirada más cercana a la "cadena alimentaria" de la metrología, en caso de que se pregunte:

Fuente de las imágenes: calibración y trazabilidad en la tecnología de medición.

¿Hay algún tipo de calcomanía de certificación que se debe buscar al comprar un medidor u otro equipo que indique que efectivamente se prueba con los valores reales de SI?

Si compra sus instrumentos de Keysight o Tek u otras marcas de alta calidad, le ofrecerán un certificado de calibración rastreable por NMI como una opción de costo adicional. Si realiza sus calibraciones periódicas en un laboratorio de alta calidad, le ofrecerán un certificado similar.

Si no solicita este certificado, es probable que su instrumento aún se pruebe con los mismos procedimientos, pero el proveedor no asumirá la responsabilidad de mantener registros de esa prueba y sus resultados.

Sé que en mi industria, nuestros clientes auditan regularmente nuestro sitio de fabricación y verifican que todos los instrumentos utilizados en nuestra línea de prueba tengan certificados de calibración rastreables.

vs probado contra decir un Fluke ...

Esto aún podría ser una calibración rastreable, si el Fluke tiene un certificado válido. Por supuesto, cada paso alejado del estándar primario aumenta los posibles errores propagados de una medición a otra, reduciendo la precisión que podría reclamar para el instrumento que se está probando.

Todo esto me lleva a preguntarme, ¿cuánto de lo que usamos está calibrado para el medidor de otra persona? Y cuántos de esos medidores están calibrados para los de otra persona ... y así sucesivamente. Parece una gran casa de naipes.

En la parte superior del montón de metrología se encuentran los estándares de referencia de los laboratorios nacionales de estándares. Y de hecho, estos solo se prueban en comparación entre sí. Por ejemplo, el NIST verifica la precisión de su reloj atómico comparándolo con los relojes atómicos mantenidos por la British Standards Institution, la Association Française de Normalization, el Instituto Nacional de Metrología de China, etc. Esto se debe a que cuando se está aprovechando al máximo instrumento preciso en el mundo para alguna medición, lo único que hay que comparar es el intento de otras personas de producir lo mismo.

La etiqueta que desea es "rastreable a NIST" (en los EE. UU., Al menos).

El Instituto Nacional de Estándares y Tecnología mantiene estándares primarios, y todos los demás estándares (en laboratorios de calibración, etc.) se verifican periódicamente, ya sea directa o indirectamente. Si le preocupa la precisión absoluta de sus instrumentos, tendrá documentación que describe todos los pasos por los cuales se pueden rastrear sus calibraciones hasta el NIST. Esto incluiría qué estándares o instrumentos de transferencia se utilizaron, junto con cuánto tiempo hace que cada uno se verificó con el siguiente estándar más alto en la cadena.