Модуль резистивного моста SIM921

Модуль резистивного моста SIM921 компании Stanford Research Systems - это высокоточный малошумный прибор, предназначенный для применения в криогенной термометрии. При мощности возбуждения ниже 100 аВ, термисторы и другие резистивные образцы могут быть измерены при температурах ниже 50 мК с незначительными ошибками самонагрева.

Особенности:

- Точная милликельвиновая термометрия;

- Возбуждение на уровне мкВ/пА;

- Измерения от 1 мОм до 100 МОм;

- Варьируемое возбуждение от 2 Гц до 60 Гц;

- Линеаризованный аналоговый выход;

- Измерение сопротивления, температуры и фазы.

Блок-схема моста Уитстона

Измерение сопротивления

SIM921 измеряет сопротивление с помощью четырехпроводной цепи, исключая влияние сопротивления выводов на результат. Благодаря использованию источника переменного тока возбуждения исключаются термоЭДС и дрейф смещения усилителя.

Частоту возбуждения можно регулировать от 2 Гц до 60 Гц либо с передней панели, либо через интерфейс компьютера. Эта гибкость позволяет пользователю работать на синхронной субгармонике частоты сети (например, 15 Гц / 12,5 Гц) или на некоторой несоразмерной частоте в зависимости от требований. Несколько SIM921 могут работать на разных частотах в одной и той же экспериментальной установке без риска перекрестных помех. Кроме того, при очень высоких значениях измеряемого импеданса регулируемая частота позволяет измерять любые емкостные эффекты. Возбуждения являются синусоидальными, что исключает высокочастотные гармонические компоненты, связанные с прямоугольными волнами возбуждения.

Определение фактического сопротивления осуществляется путем измерения отношений, передавая выбранный ток возбуждения через внутренний высокостабильный опорный резистор, а также измеряемое устройство пользователя. Имеется внутренняя автокалибровка для повышения точности.

Возбуждение

В SIM921 доступны два режима возбуждения: постоянный ток и постоянное напряжение. Большинство приложений низкотемпературной термометрии используют резисторы с отрицательным ТКС. Режим постоянного напряжения имеет преимущество: уменьшение мощности, рассеиваемой в термометре при температурных перепадах. В этом режиме SIM921 использует подаваемый переменный ток возбуждения для поддержания выбранного напряжения на резисторе пользователя.

Режим постоянного тока подходит при измерении малых сопротивлений, например, характеризующих сверхпроводящие переходы. В режиме постоянного тока внутренний опорный резистор используется для подачи входного сигнала, давая постоянный ток, равный выбранному напряжению, деленному на половину диапазона сопротивления (например, 100 мкВ в диапазоне 20 кОм дает 10 нА rms тока возбуждения).

Фазочувствительное детектирование

Пара двухфазных синусоидальных демодуляторов переменного тока в SIM921 обеспечивает превосходное соотношение сигнал / шум в самых сложных условиях испытаний. Кроме того, двухфазная демодуляция позволяет проводить измерения сопротивления и фазового сдвига. Большие фазовые сдвиги могут предупредить пользователя о чрезмерном реактивном сопротивлении. Выбираемые постоянные времени после демодуляции от 300 мс до 300 с дают полный контроль над соотношением между временем отклика измерения и конечным разрешением.

Автоматическое задание диапазона измерений

Когда выбрана функция автоматического задания диапазона измерений, SIM921 динамически настраивает коэффициент усиления усилителя моста для оптимальной работы с малыми сигналами и масштабирует дисплей на основе измеренного результата. При отключении данной функции диапазон фиксируется, а мостовые усилители поддерживаются в режиме полномасштабного усиления. Это может быть особенно важно при использовании SIM921 в приложении с контуром управления. Как в режиме автокоррекции, так и при ручном управлении настройки возбуждения никогда не изменяются прибором, гарантируя пользователю полное управление условиями измерения в эксперименте.

Измерение температуры

SIM921 совместим со всеми резистивными датчиками, включая датчики NTC и датчики PTC. До четырех пользовательских калибровочных кривых (Ом - Кельвин) с 200 точками данных каждая может быть загружена в прибор через компьютерный интерфейс.

Выходной сигнал

В дополнение к данным на дисплее и в компьютерном интерфейсе, аналоговый выход обеспечивает постоянное напряжение, пропорциональное сопротивлению или температуре. Пользователь имеет полный контроль над шкалой (В / K или В / Ом) и смещением (K или Ом) этого выхода.

Контроль температуры

Аналоговый выходной сигнал хорошо подходит для подключения к аналоговым ПИД-регуляторам SIM960. Эта комбинация модулей обеспечивает гибкое и экономичное решение для контроля температуры.

Дисплей на передней панели

Первичное считывание данных происходит через светодиодный дисплей с 5 цифрами. Этот дисплей может отображать измеренное значение (сопротивление или температуру), значение минус смещение, сдвиг фазы, смещение, частоту возбуждения, шкалу аналогового выхода и кривую калибровки. Отдельные дисплеи в стиле шкалы показывают диапазон сопротивления, возбуждения и постоянную времени выхода, а также режим возбуждения (ток или напряжение) и настройку автокоррекции.

Интерфейсы

Все параметры прибора можно контролировать и отображать на передней панели или задавать и запрашивать через интерфейс компьютера. Аналоговый выход постоянного тока доступен на разъеме BNC на передней панели. На задней панели имеется стандартный 9-контактный разъем D-sub для датчика. Силовая и последовательная связь осуществляется через 15-контактный разъем D-sub, который соединяется с мэйнфреймом SIM900. Автономная работа SIM921 возможна при подаче питания ± 15 В и +5 В непосредственно на 15-контактный разъем.

Разрешение

Разрешение приведено в таблице ниже. Верхние значения - ток возбуждения, нижние значения – среднеквадратичное отклонение сопротивления, измеренное при 50% от полной шкалы на резисторе комнатной температуры с постоянной времени в 3 с.