Оцінювання довгострокового дрейфу еталонів електричної ємності двома методами
DOI:
https://doi.org/10.24027/2306-7039.2.2024.307149Ключові слова:
довгостроковий дрейф; еталон електричної ємності; невизначеність вимірювання; поліноміальна регресія; експоненційне зважене ковзне середнєАнотація
Вимірювання електричної ємності важливі в різних галузях електротехніки, електроніки та інших сферах. Вимірювання ємності необхідні для правильного проєктування електричних ланцюгів і пристроїв. Такі вимірювання допомагають забезпечити стабільність і надійність електричних систем, таких як джерела живлення, фільтри, конденсатори тощо. У деяких програмах, таких як радіопередавачі, фільтри та інші електронні пристрої, важливо підтримувати певні частотні характеристики.
Для забезпечення необхідної точності та надійності вимірювань важливо та доцільно враховувати різноманітні фактори, пов’язані з дрейфом вимірювального приладу або еталона. Дослідження дрейфу еталона в часі є обов’язковим при проведенні звірень національних еталонів. Оцінка довгострокового дрейфу є обов’язковою для встановлення інтервалів калібрування. Проведено аналіз видів дрейфу та основних методів його оцінки для засобів вимірювань і еталонів між їх калібруваннями.
Традиційний метод аналізу довгострокового дрейфу передбачає використання регресійних моделей із наступним їх детальним аналізом. Така модель є конкретною математичною функцією, що описує теоретичні значення, які найкраще демонструють основний зсув у часовому ряді для довгострокового дрейфу. Графіки експоненційного зваженого ковзного середнього (EWMA) зменшують відставання, властиве традиційним ковзним середнім, надаючи більшої ваги останнім спостереженням.
Наведено результати оцінки довготривалого дрейфу еталонів електричної ємності для високоточного калібрування еталонів із використанням поліноміальної регресії та діаграм EWMA. Поліномів 2-го ступеня було достатньо для апроксимації дрейфу досліджуваних еталонів електричної ємності. Застосування діаграм EWMA показало більшу чутливість до змін дрейфу в останні роки спостережень порівняно з регресійним аналізом. Були отримані послідовні результати.
Посилання
Wajman R. et al. Spatial imaging with 3D capacitance measurements. Measurement Science and Technology, 2006, vol. 17, no. 8, p. 2113. doi: https://doi.org/10.1088/0957-0233/17/8/009
Dimitrios K. Kampouris et al. A new approach for the improved interpretation of capacitance measurements for materials utilised in energy storage. RSC Advances, 2015, no. 5, pp. 12782–12791. doi: https://doi.org/10.1039/C4RA17132B
Huber H.P. et al. Calibrated nanoscale capacitance measurements using a scanning microwave microscope. Rev. Sci. Instrum., 2010, vol. 81, p. 113701. doi: https://doi.org/10.1063/1.3491926
S.L.M. van Mensfoort, R. Coehoorn. Determination of Injection Barriers in Organic Semiconductor Devices from Capacitance Measurements. Phys. Rev. Lett., 2008, vol. 100, 086802. doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.100.086802
Vendrame L., Bortesi L., Cattane F., Bogliolo A. Crosstalk-based capacitance measurements: theory and applications. IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, 2006, vol. 19, issue 1, pp. 67–77. doi: https://doi.org/10.1109/TSM.2005.863263
JCGM 200:2012. International vocabulary of metrology – Basic and general concepts and associated terms (VIM). 3rd edition. 2012. 108 p.
Velychko O., Gordiyenko T. Evaluation of the long-term drift of measuring instruments and standards using time series. 26th IMEKO TC4 International Symposium and 24th International Workshop on ADC/DAC Modelling and Testing (IWADC), Pordenone, Italy, 2023, pp. 1–5. doi: https://doi.org/10.21014/tc4-2023.01
Velychko O., Gordiyenko T. Estimating the long-term drift of travelling measurement standards for comparisons. Ukrainian Metrological Journal, 2023, no. 4, pp. 9–15. doi: https://doi.org/10.24027/2306-7039.4.2023.298632
ISO/IEC 17025:2017. General requirements for the competence of testing and calibration laboratories. 2017. 30 p.
NIST/SEMATECH. e-Handbook of Statistical Methods. NIST, 2006. Available at: https://www.itl.nist.gov/div898/handbook/
ISO 7870-6:2016. Control charts. Part 6: EWMA control charts. 2016. 32 p. Available at: https://icontec.isolutions.iso.org/ru/standard/40173.html
Jones L.A., Champ C.W., Rigdon S.E. The Performance of Exponentially Weighted Moving Average Charts with Estimated Parameters. Technometrics, 2001, vol. 43, issue 2, pp. 156–167. doi: https://doi.org/10.1198/004017001750386279
Pou J.-M., Leblond L. Evaluate and quantify the drift of a measuring instrument. Proc. of 19th Intern. Congress of Metrology, 2019, 12004, 13 p. doi: https://doi.org/10.1051/metrology/201912004
FD X 07-014:2006. Metrology – Optimisation of measuring equipment calibration frequencies. AFNOR, 2006. Available at: https://pdfcoffee.com/norme-periodicite-pdf-free.html
Romain C. Evaluation of the Long-Term Stability of Metrology Instruments. Applied Aspects of Modern Metrology. IntechOpen. 2022. doi: https://doi.org/10.5772/intechopen.100511
JCGM 100:2008. Evaluation of measurement data – Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM). 134 p.
Luo G. et al. Analysis and Research Based on Instrument Drift Data. IEEE Access, 2021, vol. 9, pp. 56915–56926. doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3071883
Sikström S., Jönsson F. A Model for Stochastic Drift in Memory Strength to Account for Judgments of Learning. Psychological Review, 2005, vol. 112, no. 4, pp. 932–950. doi: https://doi.org/10.1037/0033-295X.112.4.932
Delker C.J. et al. Calculating Interval Uncertainties for Calibration Standards that Drift with Time. NCSLI Measure, 2018, vol. 12, no. 4, pp. 9–20. doi: https://doi.org/10.1080/19315775.2020.1774945
Yashchuk V.V. Optimal measurement strategies for effective suppression of drift errors. Rev Sci Instrum., 2009, vol. 80, issue 11, 115101. doi: https://doi.org/10.1063/1.3249559
Csavina J. et al. Traceable measurements and calibration: a primer on uncertainty analysis. Ecosphere, 2017, vol. 8, issue 2, 01683. doi: https://doi.org/10.1002/ecs2.1683
Hamed H.A.M. et al. New proposed method for traceability dissemination of capacitance measurements. International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE), 2021, vol. 11, no. 3, pp. 1969–1975. doi: http://doi.org/10.11591/ijece.v11i3.pp1969-1975
Jeffery A.-M. Final report on key comparison CCEM-K4 of 10 pF capacitance standards. Metrologia, 2002, vol. 39(1A):01003. doi: https://doi.org/10.1088/0026-1394/39/1A/3
Belliss J.H. International comparison of 10 pF and 100 pF capacitance standards: EUROMET Project No. 345. Metrologia, 2000, vol. 37, no. 4. doi: https://doi.org/10.1088/0026-1394/37/4/8
Velychko O., Akhmadov O. Final report on COOMET key comparison of capacitance at 10 pF (COOMET.EM-K4). Metrologia, 2017, vol. 54(1A):01005. doi: https://doi.org/10.1088/0026-1394/54/1A/01005
Velychko O., Akhmadov O. Final report on COOMET key comparison of capacitance at 100 pF (COOMET.EM-S4). Metrologia, 2017, vol. 54(1A):01006. doi: https://doi.org/10.1088/0026-1394/54/1A/01006
Velychko O., Shevkun S. Final report on COOMET supplementary comparison of inductance at 10 mH and 100 mH at 1 kHz (COOMET.EM-S14). Metrologia, 2016, vol. 53(1A), 01009. doi: https://doi.org/10.1088/0026-1394/53/1A/01009
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
ПОЛІТИКА, ЯКА РЕКОМЕНДУЄТЬСЯ ЖУРНАЛАМ, ЩО ПРОПОНУЮТЬ ВІДКРИТИЙ ДОСТУП З ЗАТРИМКОЮ
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи, яка через 12 місяців з дати публікації автоматично стає доступною на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
