Es galt nun den Temperaturkoeffizienten der Messung für den Bereich 0h bis 1200h zu ermitteln.
Measuring TC in the 0h to 1200h range.
Die Temperatur der Referenzspannung ist genau geregelt, trotzdem
kann beobachtet werden, dass bei steigender Raumtemperatur der
gemessene Spannungswert sinkt. Ursache hierfür ist eine
Temperaturabhängigkeit, sehr wahrscheinlich des DUT selbst.
Die Ursachen können vielfältig sein. Genau sagen
läßt es
sich mit Sicherheit nicht, die Ermittlung dieses TK ist die Summe
aus all dieser Fehler. Dies zu untersuchen erfordert viel Zeit, ist
sehr schwer und ist es bei diesem Selbstbau nicht wert.
The reference temperature is
precise controlled, but a small TC can still observed. A rising room
temperature results in a decreasing output voltage. It's very hard to find the
exact reasons.
![](images/Thermometer_2_1200h.gif)
Diese Diagramme bei einem Zwischenstand von ca. 1200 Stunden werden als
Datenbasis herangezogen. Man kann an
signifikanten Aussreißern der Raum Temperatur ins Kalte
erkennen, das dabei die Ausgangsspannungs ansteigt. Dies ist ein
signifikantes Anzeichen für einen negativen
Temperaturkoeffizienten.
Datplot shows 1200h. Significantly a negative temperature coefficient.
Mathematische Vorgehensweise:
aus den Messwerten der 10 Volt Ausgangsspannung läßt sich
eine polynominale Regression berechnen, ein Fit der die Messwerte
bestmöglich mathematisch beschreibt nach einer
Wunschfunktion. Als Grundlage zur Regression wird ein Polynom dritter
Ordnung herangezogen, dies erschien als sinnvolle Auswahl zur
Regression. Das Polynom ist die rote Linie im Diagramm
Reference Output Nr. 2
Das Polynom als Funktion der Stunden lautet:
3.rd order olynominal fit function:
Long Time Drift
(hour) = -0,14267 ppm - 0,083111 ppm/hour +
0,000'10968 ppm/hour² - 0,000'000'049 ppm/hour³
(das Polynom ist nur gültig
für den Bereich hour = 0 bis 1200 !!!, alles andere wäre
Spekulation und vergleichbar mit einem Blick in eine große
Glasmurmel)
(polynom only valid for data within 0 to 1200h, every guess far away from 1200h is a lie)
Man sieht an der Wertigkeit der Koeffizienten, die Abweichung ist hauptsächlich erster und zweiter Ordnung.
Nun berechnen wir die Differenz der gemessenen Ausgangsspannung
zum Polynom Fit sowie die Differenz der Raumtemperatur zum Startwert
von 21.5°C. Beide Differenzen sind aufgetragen im nächsten
Diagramm. (Die Abweichung der Spannung wurde mit -1 multipliziert damit
die Ausschläge beider Graphen in die gleiche Richtung verlaufen
und die gleichsinnigen Ausschläge besser erkennbar sind).
Now we calculate the difference
between output voltage and the fit function and second the difference
between room temperature and 21.5°C. Both differences are plotted
in the diagram. The voltage difference is multiplied by -1, giving a
better visibility.
![](images/1200h_vout-and-temp-variation.gif)
Deutlich zu erkennen steigt die Temperatur so steigt auch die
Ausgangsspannung (sie fällt, hier aber invertiert dargestellt).
Wir können nun aus beiden
Graphen einen Temperaturkoffizienten ermitteln. Man könnte dies für einzelne Werte tun, das ist
aber sehr unelegant und nur gültig für diesen einen
Zeitpunkt. Daher wähle ich folgende Methode, für jeden
Messwert in beiden Graphen wird der Betrag gebildet und aus der Summe
der Einzelwerte der arithmetrische Mittelwert gebildet.
Absolute value and mean from both graphs.
Betrags-Mittelwert Abweichung der Spannung vom Polynom = 1,6342 ppm
Betrags-Mittelwert Abweichung vom Startwert (21,5°C) der Raumtemperatur = 0,856 °C
Bildet man nun den Quotienten aus beiden Mittelwerten ergibt sich der
geschätzte Temperaturkoeffizient (Vorzeichen berichtigt):
Quotient from both absolute-value-mean (sign corrected):
Temperaturkoeffizient = -1,9092 ppm/°C bezogen auf 21,5°C Raumtemperatur bei vollständig eigenerwärmtem Voltmeter in freier Konvektion.
Der letzte Satz klingt ein wenig kompliziert - ist es auch. Das ist ein
Hinweis die Randbedingungen der Messung zu beachten, idealerweise
müsste man die "Raumtemperatur" im Voltmeter aufzeichnen.
Measured under a fully warmed up DMM
in free air convection.
Wendet man diesen geschätzten Temperaturkoeffizienten auf einzelne
Peaks im Diagramm an, kann man erkennen der berechnte Wert ergibt eine
mögliche Richtigkeit. Die Kenntnis dieses Zahlenwertes kann ganz
nützlich sein um das DUT zu korrigieren.
The known TC makes it possible optimizing future measurement values.