Метрологические аспекты преобразователей на основе операционных усилителей, применяемых для измерения
электрических параметров оксидных покрытий 

Екатерина Анатольевна Печерская, доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой информационно- измерительной техники и метрологии,
Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), pea1@list.ru
Артем Вячеславович Волик, аспирант, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), minor401@gmail.com
Тимур Олегович Зинченко, инженер кафедры информационно- измерительной техники и метрологии, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), scar0243@gmail.com
Игорь Николаевич Камардин, магистрант, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), iit@pnzgu.ru
Дмитрий Владимирович Артамонов, доктор технических наук, профессор, первый проректор Пензенского государственного университета (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), dmitrartamon@yandex.ru
Сергей Александрович Гурин, магистрант, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), iit@pnzgu.ru

Актуальность и цели. Работа посвящена проблеме повышения точности автоматизированных средств измерений электрических параметров оксидных покрытий. В измерительных приборах для выполнения линейных математических операций над аналоговыми сигналами применяют интегрирующие схемы на основе операционного усилителя, являющегося универсальным усилительным устройством. Недостаток интегрирующей схемы заключается в использовании операционного усилителя, при применении которого необходимо учитывать множество параметров и факторов, способных повлиять на выходной сигнал, а значит, и на точность измеряемой величины. Материалы и методы. Представлены методы косвенного измерения напряжения и тока на исследуемом образце с оксидным покрытием с помощью предложенных структур измерительных каналов. Показано, что существенное влияние на аддитивные и мультипликативные погрешности результатов измерений оказывают параметры операционных усилителей, для анализа которых рассмотрена линейная модель операционного усилителя. Результаты. На основе метрологического анализа канала измерения напряжения на исследуемом образце получены формулы для оценивания аддитивной, мультипликативной и нелинейной составляющих погрешностей. Детально проанализирован вклад мультипликативных и аддитивных параметров операционного усилителя в ошибку результатов измерений. Выводы. Выполнен метрологический анализ эквивалентной схемы операционного усилителя с обратной связью, который может быть использован для оценивания аддитивных и мультипликативных погрешностей схем на основе операционных усилителей, широко применяемых в приборах и измерительных системах. Показано, что полная относительная погрешность разработанных каналов измерения тока и напряжения не превышает 0,5 %, что позволяет проводить измерения указанных величин исследуемых оксидных покрытий с гарантированной точностью.

Ключевые слова

оксидное покрытие, измерение, электрические параметры, операционный усилитель, погрешность, ток, напряжение

 Скачать статью в формате PDF

Для цитирования:

Печерская Е. А., Волик А. В., Зинченко Т. О., Камардин И. Н., Артамонов Д. В., Гурин С. А. Метрологические аспекты преобразователей на основе  операционных усилителей, применяемых для измерения электрических параметров оксидных покрытий // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2023. № 1. С. 126–137. doi:10.21685/2072-3059-2023-1-10