Измерение высокоомного источника напряжения постоянного тока

[DSGhost]

Доброго времени суток!
Возникла тут уж несколько раз необходимость измерить напряжение постоянного тока на высокоомном источнике.
Максимум 15-20 вольт.
Внутреннее сопротивление источника в районе 10 МОм (+/- 2 МОм).

Каким самым простым способом измерить с достачной точностью (1% хватит) напряжение на этом источнике?

Все доступные в моем распоряжении вольтметры имеют гигаомный вход только до 4 вольт.
Все что выше по напряжению, вход имеет 10 МОм (что в моем случае не достаточно этак на порядок)

Я читал умные учебники про электрометрические лампы и внимательно слежу за исследованиями отечественных электрометров сами знаете кем, но быть может есть какое-то опробованное и не сильно ущербное по бюджету решение?

[musor]

делитель напряжения изучите
потом темы расчет ВВ делителя и его производство на каленкеах с калиброфкайи паверкой без эталона

[kentgaryk]

потом темы расчет ВВ делителя

Для измерения 20В не нужен ВВ делитель, нужен просто делитель.

слежу за исследованиями отечественных электрометров

Ух йопт! А я только за прогнозом погоды и за курсом доллара слежу! Но что то подсказывает мне, что если последовательно с мультиметром имеющим входное сопротивление 10МОм поставить резистор 90МОм то он запросто измерит 20В на пределе 200мВ, а если поставить 990МОм (дохуя и больше высокоомных резисторов +протирка спиртом, вакуум и ....фся хуйня) он измерит 20В на пределе 20мВ имея входное сопротивление 1ГОм...ну и так далее, современные мультиметры милливольты запросто мерят. Тута главное за погодой в доме следить!

[local07]

А закон Ома для полной цепи не даст ответ?
Измерить напряжение 10МОм-ным вольтметром, затем подключить в параллель сопротивление в 1МОм и снова измерить напряжение. Далее математика….

Ну еще можно наноамперметром с законом Ома. Резистор на 1ГОм есть - входное сопротивление вольтметра.

А так да, самое простое - делитель напряжения.
Причем можно некалиброванный. Всего-то надо найти резистор на 10ГОм, вторым будет входное сопротивление 1ГОм-ного вольтметра.
Собираете схему, подключаетесь к своему эксклюзиву и записываете показания вольтметра.
Далее подключаете вход делителя к стандартному регулируемому источнику напряжения и, регулируя значение на его выходе, устанавливаете на вольтметре записанное ранее значение.
Не трогая регулировок, измеряете напряжение на выходе источника уже без делителя.
Метод замещения называется.

P.S.
Это что же за источник такой? Ну очень интересно….
Может можно по технологическому процессу выяснить, чем же его изготовитель при рождении проверял.
Или это задачник такой попался….

[kentgaryk]

Это что же за источник такой? Ну очень интересно

Информация наверняка СС ОВ, а у тебя допуск просроченный!

[bsw_m]

Для таких измерений электрометр и не нужен. Все решается просто и бюджетно.
Просто сделайте усилитель с Ку=1 на той же OPA140 в бутстрепном включении.
P.S. Паразитный входной ток измеренный мной примерно у 10-и ОУ составил в среднем, менее 0.3пА. Напряжение смещения 10-20мкВ. Вносимую погрешность посчитать не сложно.
Напряжение питания ОУ в бутстрепной схеме я бы рекомендовал выбрать +-10...+-12В.
P.P.S. Для этой задачи я бы даже не стал прогревать ни один свой электрометр, а воспользовался бы всегда прогретым В7-54

[TEKTRON]

Все доступные в моем распоряжении вольтметры

DSGhost, при наличии под рукой второго мультиметра и лабораторного БП с плавной регулировкой, самый бюджетный вариант - сравнение с применением нуль-метра.
Общие клеммы лабораторного и тестируемого БП соединяете, между их выходными клеммами включаете свой главный вольтметр, выступающий здесь нуль-метром (надо только, чтобы полярности выходов совпадали). Вспомогательный мультиметр подключаете параллельно лаб. БП.
Включаете оба, выставляете выход лабораторника так, чтобы он отличался от тестируемого менее, чем на 4 В. Дальше всё зависит от плавности регулирования лабораторника - можно свести разницу к нулю и прочитать результат на вспомогательном приборе (при этом нагрузка на тестируемый прибор стремится к нулю), а можно сложить/вычесть показания обоих вольтметров в зависимости от полярностей.
Всё.
Дополнительных расходов - пара проводов

[Дмитрий М]

Собственно так наверное ещё в конце 19 века измеряли... нуль методом. И все мосты каменного века типа Рххх так эталонные ртутные образцовые элементы измеряют. Их тоже грузить сопротивлением нежелательно.. плывут.

[TEKTRON]

Нож и огонь тоже в каменном веке изобрели, а пользуемся до сих пор.
Метод старый, но не бесполезный (с) Шварц; условиям простоты и дешевизны удовлетворяет.
Желающим посовременнее и подороже - в Белокаменной В7-45 продаётся, в заводской комплектации и, по тексту объявы, функционирующий без замечаний.
Каких-то полтораста тыр...

Fluke 720A и 750A ровно под тот же метод созданы. Тоже каменный век?

[bsw_m]

TEKTRON писал(а):

в Белокаменной В7-45 продаётся, в заводской комплектации и, по тексту объявы, функционирующий без замечаний.
Каких-то полтораста тыр...

Утверждать не стану, но есть подозрения откуда ноги растут у этого прибора и есть подозрения, что он неисправен.
P.S. Если честно, то чисто в радиолюбительской практике я не вижу задач для В7-45, даже скажу больше, он даже не совсем удобен, ибо верхний предел 100нА
Функции вольтметра и тем более измерителя зарядов я вообще обошел, часто ли требуется в любительской практике измерять заряды? Или потенциалы от источника с внутренним сопротивлением в тераОм?
Да к примеру В7-45 мне помог найти ответ на вопрос чем же сапфир лучше фторопласта в качестве изолятора, но практической пользы для меня тут 0(ибо ни я ни радиолюбители не спустятся до тех величин, где эти различия будут иметь значение)

[TEKTRON]

bsw_m писал(а):

... чем же сапфир лучше фторопласта в качестве изолятора, но практической пользы для меня тут 0(ибо ни я ни радиолюбители не спустятся до тех величин, где эти различия будут иметь значение)..

Ах, если бы... (к сапфиру не относится).
Подробности ближе к середине апреля, если всё слОжится..

[bsw_m]

Даже любопытно стало. Но задача скорее не из радиолюбительской практики?
P.S. сапфир меньше шумит и куда быстрее устанавливаются показания. По утечкам сапфир и фторопласт примерно равны.

[TEKTRON]

bsw_m писал(а):

Даже любопытно стало.

Сам в шоке.

bsw_m писал(а):

Но задача скорее не из радиолюбительской практики?

Ещё как! Похоже, большинство проблем, описанных в цикле про переменку, вызваны именно ФАФ...

bsw_m писал(а):

По утечкам сапфир и фторопласт примерно равны.

В объёме - наверное, но ФАФ.... Хватило блочков коллеги Mickle, чтобы схватиться за голову...
Подготовлю, оформлю - выложу.

[bsw_m]

Хмм... только я не совсем понял для чего тут нужен В7-45...
Тут на мой взгляд достаточно любого "обычного" (или же по внутренней классификации МНИПИ, малой чувствительности) электрометра типа В7-49, В7Э-42, В7-30, B2985A, Keithley 6517 и т.д. Или даже прибора класса Advantest R8340A.
Зачем для подобных задач нужен прибор высокой чувствительности типа В7-45 я не в состоянии представить.

На всякий случай, напомню, девиация аллана при измерении нулевого тока (собственный шум прибора) для В7-45 выглядит подобным образом:

Надеюсь, она хорошо напомнит уровни токов, с которыми работает упомянутый (не мной) выше прибор.

И да, так же еще скажу, что для измерения свойств изоляторов (о котором я писал выше), делалась специальная оснастка - измерительная камера минимальных объемов и переход для непосредственного подключения на вход прибора измеряемого объекта.
Да и если говорить про переменку, то там еще куча нюансов, кроме утечек, и часто утечки - не самая большая проблема.

P.S. Вообще думаю, если есть достаточное количество интересующихся, то стоит начать отдельную тему посвященную проблематике электрометрических измерений.

[TEKTRON]

Эх, всё смешалось - кони, люди...
Давайте спокойно и последовательно попытаемся отделить мух от котлет.

bsw_m писал(а):

Зачем для подобных задач нужен прибор высокой чувствительности типа В7-45 я не в состоянии представить.

В7-45 упомянут мной как самый бескомпромиссный, передовой, дорогой и даже гипертрофированно утрированный (= чрезмерно избыточный) вариант для измерения напряжения от высокоомного источника. Выше этого в текущей реальности - только звёзды. Об утрированности такого выбора говорил изрядных размеров смайлик, завершающий фразу.

bsw_m писал(а):

На всякий случай, напомню, <...> уровни токов, с которыми работает упомянутый (не мной) выше прибор.

Тем не менее, с задачей, вынесенной в заголовок топика, данный прибор в принципе справиться в состоянии. (Речь всё ещё о высокоомных источниках). Я не ожидал, что задену вас за живое таким использованием прибора. Но я просто не знаю ничего с более высокоомным входом, чем В7-45.

bsw_m писал(а):

И да, так же еще скажу, что для измерения свойств изоляторов (о котором я писал выше)...

Вот именно, про изоляторы упомянуто не мной! Я лишь прореагировал на упоминание фторопласта, и это уже не было связано ни с высокоомными источниками, ни с В7-45. Более того, о своей оснастке я проинформировал - те самые волшебные блочки...

bsw_m писал(а):

...если говорить про переменку...

Вы же сами попросили подробностей - я и ответил. В7-45 уже совсем не при делах.

bsw_m писал(а):

.. там еще куча нюансов, кроме утечек, и часто утечки - не самая большая проблема.

А кто утверждал обратное? Процитирую свой ответ с выделением пары ключевых слов:

Похоже, большинство проблем, описанных в цикле про переменку, вызваны именно ФАФ...

"Большинство" совсем не означает "все поголовно". "Похоже" означает предположительность утверждения. Вопрос влияния утечек и шумов на стабильность конкретной самоделки ещё требует отдельного исследования. Если мне когда-нибудь удастся справиться с этой задачей - обязательно поделюсь результатами с сообществом.
Надеюсь, теперь всё разъяснилось.

[TEKTRON]

FAF vs FR