LCR標準の遠隔校正（e-trace）実証実験

1 LCR 標準の遠隔校正 (e-trace) 実証実験 長野県工業技術総合センター精密 電子技術部門松沢草介花岡健一下平隆 産業技術総合研究所計量標準総合センター中村安宏木藤量隆 日本電気計器検定所標準部坂上清一下山昭彦 この研究は 独立行政法人新エネルギー 産業技術総合開発機構の委託を受けて 計量器校正情報システムの開発研究 の一環として実施するものです

2 従来法 ( 持ち込み ) 校正の概念図 校正機関 校正値は校正機関での値 校正証明書を郵送 依頼者 標準器 校正 被校正器の輸送 被校正器 輸送のトラブルは依頼者のリスク

3 遠隔校正の概念図 校正機関 校正証明書を E-mail で送信 仲介器 依頼者 被校正器 標準器 仲介器 依頼者環境での校正値を意識 測定データ インターネット 被校正器は移動しなくてよい

4 LCR 標準の遠隔校正に適した階層 持ち込み校正 国家標準 利便性 トレードオフ 高精度 高精度 登録事業者 遠隔校正 遠隔校正 企業 ( 品質管理部門 ) 企業 ( 生産 開発部門 ) 利便性

5 システムの設計方針 1. 市販計測器 汎用機器の積極的活用 e-traceシステム導入コストの軽減 e-trace 普及に対する障壁を低くする 2. 操作に特別な技能を必要としない e-trace に対して新たな技術習得は不要 3. フルオートシステム 依頼者負担の最小化 No skill! No training!

システム構成 仲介器 同軸スキャナ 開発 測定プログラム 比較測定器 市販 LCR メータ コントローラ 汎用パソコン 依頼者の機器を使用 6

同軸スキャナ ( 切替器 ) すべて同軸構造 内部 / 外部導体の同時切替 LCR メータ Hc Hp Lp Lc 仲介器 1 仲介器 2 被校正器 CH 3 CH 2 CH 1 7

8 仲介器 交流抵抗器 :1kΩ キャパシタ:0.1μF インダクタ:10 mh 形状 : 小型で持ち運び容易 条件 : 温度係数小 短期安定度が良い 交流抵抗器 キャパシタ インダクタ

9 LCR 標準遠隔校正の概念図 プログラムキーコード 顧客 ID 測定条件 ( 周波数等 ) 測定期間 スタートボタン 測定プログラム 温度 CH 1 CH 2 CH 3 電子メール CH 4 CH 5 CH 6 校正事業者保有 LCR メータ 計測データ LCR 測定値 周囲温度 顧客保有 LCR メータ 輸送 同軸スキャナ ( 切替器 ) 仲介器 LCR 標準器 校正事業者 温度計 LCR 被校正器 顧客 仲介器

10 LCR 標準遠隔校正の実証実験 1 標準インダクタの遠隔校正 (1) [2005] 最高校正能力の把握 特殊トランスポータ使用 ( エアサス 空調車 ) 2 標準インダクタの遠隔校正 (2) [2006] 低コスト校正への挑戦 ( 企業現場重視 ) 一般宅配便の使用 3 標準交流抵抗 キャパシタの遠隔校正 [2007] 主要インピーダンス標準の校正への応用 一般宅配便の使用 R C 標準の一括校正

11 校正システム全景 交流抵抗 / キャパシタ遠隔校正 PC LCR メータ 交流抵抗キャパシタ インダクタ遠隔校正 LCR メータ 温度計 インダクタ PC 温度計 仲介用コンテナ 同軸スキャナ仲介標準器データロガー 内蔵

LCR 標準遠隔校正のフロー システムの事前評価 仲介標準器の特性温度 湿度 気圧 etc システムの評価再現性 / 不確かさ見積もり 校正機関 依頼者 手順 1: 仲介器の前校正自動計測手順 2: 仲介器の搬出 手順 6: 仲介器の搬入手順 7: 仲介器の後校正自動計測 測定データインターネット 手順 3: 仲介器の搬入 手順 4: 機器の接続自動計測 ( データ送信 ) 手順 5: 仲介器の返送 手順 8: 校正値の算出 仲介器の値算出 (4 時点 ) 被校正器の値算出 (4 時点 ) 校正証明書を E-mail で送信 12

13 仲介器 ( インダクタ ) の温度特性評価 インダクタンス [mh] 10.00402 10.00352 10.00302 10.00252 10.00202 10.00152 10.00102 10.00052 10.00002 5 ppm/k 3 ppm/k 2 ppm/k 13 ppm/k 17 19 21 23 25 27 29 温度 [ ] 周囲温度の変化による影響 : 十分小さい周囲温度の変化による影響 : 十分小さい

14 仲介器 ( インダクタ ) の安定度評価 インダクタンス [mh] 10.00317 10.00315 10.00312 10.00310 10.00307 10.00305 10.00302 10.00300 5 ppm 10.00297 0 2 4 6 8 10 経過時間 [ 日 ] 10 日間の安定度 :±10 ppm 以下 10 日間の安定度 :±10 ppm 以下

15 標準インダクタの遠隔校正 (1) の結果 最高校正能力の把握 特殊トランスポータ使用 ( エアサス 空調車 ) 9.9 980 9.9 978 被校正器 :NMIJ インダクタ GR1482 (S/N 0202) 国家標準校正事業者ユーザ インダクタンス [mh] 9.9 976 9.9 974 9.9 972 9.9 970 9.9 968 9.9 966 : 持込校正 40 ppm 9.9 964 H17.5.8 H17.7.27 H17.10.15 H18.1.3 校正日 : 遠隔校正顧客 A : 遠隔校正顧客 B : 遠隔校正顧客 C

16 標準インダクタの遠隔校正 (2) の結果 低コスト校正への挑戦 ( 企業現場重視 ) 一般宅配便の使用 10.00 1 10.00 0 被校正器 : 長野工技センターインダクタ ANDO RS-106 (S/N 95240901) インダクタンス [mh] 国家標準校正事業者 9.99 9 9.99 8 9.99 7 9.99 6 100 ppm : 持込校正 : 遠隔校正 9.99 5 H16.10.10 H17.10.10 H18.10.10 H19.10.10 校正日 ユーザ 模擬校正事業者 : 日本電気計器検定所模擬依頼者 : 長野県工業技術総合センター

17 標準インダクタの遠隔校正 (2) の結果補足 被校正器持ち込み校正による長期履歴 (1994/1/12~2007/3/22) インダクタンス [mh] 10.002 10.001 10.000 9.999 9.998 9.997 被校正器 : 長野工技センターインダクタ ANDO RS-106 (S/N 95240901) 94' 1/12 100ppm 07' 3/22 9.996 2008 2006 2005 2004 2002 2001 1999 1998 1997 1995 1994 1993 校正年

18 仲介器 ( 交流抵抗器 ) の温度特性評価 抵抗 [Ω] 999.990 999.970 999.950 999.930 999.910 999.890 999.870 交流抵抗器 (R):1kΩ 0.4 ppm/k 999.850 999.830 999.810 999.790 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 周囲温度 [ ] 周囲温度の変化による影響 : 十分小さい周囲温度の変化による影響 : 十分小さい

19 仲介器 ( キャパシタ ) の温度特性評価 0.1000860 0.1000840 キャパシタ (C):0.1μF 0.1000820 キャパシタンス [μf] 0.1000800 0.1000780 0.1000760 0.1000740 0.1000720-9.5 ppm/k 0.1000700 0.1000680 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 周囲温度 [ ] 周囲温度の変化による影響 : 十分小さい周囲温度の変化による影響 : 十分小さい

仲介器 ( キャパシタ ) の安定度評価 0.1000880 キャパシタンス [μf] 0.1000870 0.1000860 0.1000850 0.1000840 0.1000830 0.1000820 0.1000810 0.1000800 0.1000790 20 ppm キャパシタ 0.1000780 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 経過時間 [ 日 ] 安定度 : 目標不確かさの達成に十分安定度 : 目標不確かさの達成に十分 20

仲介器 ( 交流抵抗器 ) の安定度評価 999.850 999.840 999.830 999.820 交流抵抗器 抵抗 [Ω] 999.810 999.800 999.790 999.780 999.770 20 ppm 999.760 999.750 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 経過時間 [ 日 ] 安定度 : 目標不確かさの達成に十分安定度 : 目標不確かさの達成に十分 21

22 交流抵抗器遠隔校正の結果 主要インピーダンス標準の校正への応用 一般宅配便の使用 交流抵抗器の校正 1000.3 1000.2 国家標準校正事業者ユーザ 抵抗 [Ω] 1000.1 1000.0 999.9 999.8 100 ppm 999.7 H19.8.21 H19.9.20 H19.10.20 H19.11.19 H19.12.19 校正日 模擬校正事業者 : 長野県工業技術総合センター模擬依頼者 : 日本電気計器検定所 : ハンドキャリー校正 : 遠隔校正

23 キャパシタ遠隔校正の結果 主要標準器校正への応用可能性の確認 一般宅配便の使用 キャパシタの校正 0.10003 0.10002 国家標準 キャパシタンス [μf] 0.10001 0.10000 0.09999 0.09998 100 ppm : ハンドキャリー校正 : 遠隔校正 校正事業者ユーザ 0.09997 H19.8.21 H19.9.20 H19.10.20 H19.11.19 H19.12.19 校正日 模擬校正事業者 : 長野県工業技術総合センター模擬依頼者 : 日本電気計器検定所

24 遠隔校正実証実験の結果まとめ 最高校正能力の把握仲介器をエアサス 空調車で搬送インダクタ校正の不確かさ : 40ppm(k=2) 10mH@1kHz 低コスト校正への挑戦仲介器を一般宅配便で搬送インダクタ校正の不確かさ : 80ppm(k=2) 10mH@1kHz 主要インピーダンス標準の校正への応用 交流抵抗校正の不確かさ : 80ppm(k=2) キャパシタ校正の不確かさ : 80ppm(k=2) 1kΩ@1kHz 0.1kΩ@1kHz 標準器を搬送せず 現状の持ち込み校正と同等レベルの校正が可能である 遠隔校正は 搬送による様々なリスクから依頼者の標準器を守る 現実的で有効な手段である