Kalibracja miernika LCR-100 Voltcraft: krok po kroku

Pytanie

jak skalibrować lcr-100

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• W mierniku Voltcraft LCR-100 użytkownik może samodzielnie wykonać jedynie kompensację OPEN/SHORT (tzw. kalibrację użytkownika).
• Procedura polega na:
  1. wyborze częstotliwości, 2) kalibracji rozwarcia (OPEN), 3) kalibracji zwarcia (SHORT).
• Pełne wzorcowanie metrologiczne (adjustacja wewnętrzna) wymaga wysłania przyrządu do autoryzowanego laboratorium.

Kluczowe punkty
• Kalibracja jest zapisywana osobno dla każdej częstotliwości pomiarowej.
• Musi być wykonywana z tym samym zestawem przewodów/adapterów, który będzie później używany.
• Warunki otoczenia: 18–28 °C, wilgotność 45–75 %, brak zakłóceń EMC.

Szczegółowa analiza problemu

1. Przygotowanie

• Włącz miernik, pozostaw go na minimum 5 – 10 min (stabilizacja termiczna).
• Zamontuj przewody pomiarowe lub pęsetę SMD, oczyść styki alkoholem izopropylowym.
• Upewnij się, że przewody są odsunięte od metalowych powierzchni (redukcja sprzężeń pasożytniczych).

2. Wybór trybu pracy i częstotliwości

• LCR-100 oferuje częstotliwości: 100 Hz, 120 Hz, 1 kHz, 10 kHz.
• Naciskaj przycisk FREQ do wyboru częstotliwości, przy której planujesz pomiary; powtórz procedurę dla każdej kolejnej.

3. Procedura kompensacji OPEN/SHORT

1. Wejdź w tryb kalibracji: przytrzymaj przycisk CAL ≈ 2 s (na wyświetlaczu pojawi się „CAL OPEN”).
2. Etap OPEN
   • Końcówki sond pozostają całkowicie rozwarte w powietrzu.
   • Naciśnij CAL; po kilku sekundach widzisz „PASS” (lub „OK”).
3. Etap SHORT
   • Solidnie zewrzyj końcówki sond (niska rezystancja styków).
   • Naciśnij CAL; po pomyślnym pomiarze ponownie „PASS”, miernik wraca do trybu pomiaru.

Co dzieje się w tle?
\[ Z\text{meas}(f)=Z\text{element}(f)+Z\text{przewodów}(f) \]
Miernik zapisuje \(Z\\text{przewodów}(f)\) (OPEN → część pojemnościowa, SHORT → część rezystancyjno-indukcyjna) i później je odejmuje, minimalizując błąd systematyczny.

4. Weryfikacja

• Zwarcie: R < 0,02 Ω, L ≈ 0 nH.
• Rozwarcie: C < 2–3 pF.
• Dodatkowo zmierz element wzorcowy (np. 100 Ω/0,1 %) i zweryfikuj błąd względem specyfikacji ±(0,3 % rdg + 5 digit).

5. Kalibracja metrologiczna

• Jeśli błąd przekracza dane katalogowe lub firma wymaga wzorcowania z odniesieniem do norm (ISO 9001, ISO/IEC 17025), przyrząd należy przesłać do laboratorium z certyfikowanymi wzorcami impedancji (rezystory SR-104, kondensatory TE-Kaiser itp.).
• Użytkownik nie ma dostępu do wewnętrznych punktów adiustacji.

6. Typowe problemy

Aktualne informacje i trendy

• Nowe multimetry LCR klasy stołowej (Keysight E4980AL, R&S LCX) automatyzują pełne 4-, 5-przewodowe kalibracje OPEN/SHORT/LOAD, a nawet thru-cal dla pomiarów 4-terminal-pair.
• Rosnąca popularność algorytmów de-embedding (np. open-short-load-thru w oprogramowaniu) przenika do segmentu handheld; jednak LCR-100 zapewnia tylko podstawową kompensację.
• W przyszłych modelach oczekuje się implementacji auto-cal oraz możliwości zapisu wielu zestawów kabli.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• LCR-100 jest przyrządem 2-przewodowym; brak pinów Kelvinowych oznacza, że rezystancja przewodów jest częścią modelu impedancji i musi być kompensowana.
• Dla komponentów SMD o wartościach < 10 mΩ lub < 1 pF dokładność przyrządu osiąga granice możliwości; rekomenduje się wtedy 4-przewodowy mostek lub analizator sieci.

Aspekty etyczne i prawne

• Wyniki kalibracji używane w dokumentacji produkcyjnej (PPAP, IPC) muszą być śledzone do wzorców narodowych; brak takiej ścieżki naraża firmę na ryzyko prawne.
• Niewłaściwe oznakowanie przyrządu jako „skalibrowany” bez laboratoryjnego świadectwa może naruszać normy ISO/IEC 17025.

Praktyczne wskazówki

• Zapisuj datę, temperaturę i częstotliwości podczas każdej procedury.
• Wymieniasz przewody → od razu ponów OPEN/SHORT.
• Jeśli często mierzysz różne zakresy, rozważ opracowanie etykiet (np. „1 kHz – Przewody A”).

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Kalibracja OPEN/SHORT nie kompensuje dryftu częstotliwości generatora wewnętrznego ani błędu fazy pomiaru.
• Długość i impedancja kabli powyżej ~50 cm mogą powodować rezonanse przy 10 kHz, których prosta kompensacja nie usunie.
• Nie ma możliwości aktualizacji firmware’u w LCR-100; ogranicza to przyszłe rozszerzenia funkcji kalibracyjnych.

Sugestie dalszych badań

• Analiza wpływu długości przewodów na błąd fazy przy wyższych częstotliwościach (symulacja SPICE + pomiary VNA).
• Implementacja procedury OPEN/SHORT/LOAD w mikro-LCR na ESP32 + AD5933.
• Porównawcze testy LCR-100 vs. stołowy mostek 4-TP dla elementów 0402.

Krótkie podsumowanie

Kalibracja użytkownika LCR-100 sprowadza się do dwustopniowej kompensacji OPEN i SHORT wykonywanej osobno dla każdej częstotliwości, z tymi samymi przewodami, w kontrolowanych warunkach środowiskowych. Zapewnia to eliminację błędów wynikających z impedancji przewodów, lecz nie zastępuje pełnego wzorcowania metrologicznego – to ostatnie wymaga usługi laboratoryjnej. Regularna praktyka OPEN/SHORT, weryfikacja na elementach wzorcowych i dokumentowanie wyników pozwolą maksymalnie wykorzystać dokładność przyrządu w zastosowaniach serwisowych i hobbystycznych.