Capacitance and Inductance Laboratory

ห้องปฏิบัติการความจุไฟฟ้าและความเหนี่ยวนำไฟฟ้า
(Capacitance and Inductance Laboratory)

ภารกิจ
ห้องปฏิบัติการความจุไฟฟ้าและความเหนี่ยวนำไฟฟ้า สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ มีภาระกิจหลักในการจัดเก็บและรักษามาตรฐานด้านความจุไฟฟ้าและความเหนี่ยวนำไฟฟ้าของประเทศ และการถ่ายทอดความถูกต้องไปยังกิจกรรมต่างๆ ที่ต้องการอ้างอิงด้านความจุไฟฟ้าและความเหนี่ยวนำไฟฟ้าภายในประเทศ อีกทั้งสร้างการยอมรับในความสามารถด้านการวัดความจุให้มีความทัดเทียมกับนานาประเทศ

การสอบกลับไปยังหน่วยฐานของหน่วยฟารัด (Traceability to SI base units of farad)
ปริมาณความจุไฟฟ้า (Capacitance) มีหน่วยเป็น “ฟารัด” (Farad) ในปัจจุบัน “ฟารัด” สามารถสอบกลับไปยังหน่วยเอสไอ คือ เมตร (Meter) และค่าคงที่สภาพยอมทางสุญญากาศ (ε0) ผ่านทางเครื่องมือมาตรฐานปฐมภูมิที่เรียกว่า Calculable cross capacitor นอกจากนี้ “ฟารัด” ยังสามารถสอบกลับไปยังค่าคงที่ธรรมชาติ อันได้แก่ ค่าคงที่ของแพลงค์ (Plank’s constant, h) และค่าประจุไฟฟ้า (Elementary charge, e) โดยผ่านทางหน่วย “โอห์ม” และบริดจ์แบบควอดดราเจอร์ (Quadrature Bridge) แผนภูมการสอบกลับไปยังหน่วยฐานของหน่วยฟารัด แสดงดังรูปที่ 1

รูปที่ 1 แผนภูมการสอบกลับไปยังหน่วยฐานของหน่วยฟารัด

การสอบกลับไปยังหน่วยฐานของหน่วยเฮนรี (Traceability to SI base units of henry)
ปริมาณความเหนี่ยวนำไฟฟ้า (Capacitance) มีหน่วยเป็น “เฮนรี” (Henry) ในปัจจุบัน “เฮนรี” สามารถสอบกลับไปยังหน่วยเอสไอ คือ เมตร (Meter) และค่าคงที่สภาพยอมทางสุญญากาศ (ε0) โดยผ่านทางหน่วย “ฟารัด” และค่าคงที่ธรรมชาติ ได้แก่ ค่าคงที่ของแพลงค์ (Plank’s constant, h) และค่าประจุไฟฟ้า (Elementary charge, e) โดยผ่านทางหน่วย “โอห์ม” ผ่านทางบริดจ์แบบแมกซเวลล์ (Maxwell bridge)  แผนภูมการสอบกลับไปยังหน่วยฐานของหน่วยเฮนรี แสดงดังรูปที่ 2

รูปที่ 2 แผนภูมการสอบกลับไปยังหน่วยฐานของหน่วยฟารัด

มาตรฐานและถ่ายค่าความถูกต้องของความจุไฟฟ้าและความเหนี่ยวนำไฟฟ้า

1. มาตรฐานและการถ่ายค่าความถูกต้องของความจุไฟฟ้า

มาตรฐานความจุไฟฟ้าแห่งชาติ (National Capacitance Standards) ของห้องปฏิบัติการความจุไฟฟ้าและความเหนี่ยวนำไฟฟ้า ฝ่ายมาตรวิทยาไฟฟ้า ประกอบด้วยค่าความจุไฟฟ้า 1 pF 10 pF และ 100 pF รุ่น AH 11 A ซึ่งความจุไฟฟ้าแห่งชาติทั้งหมดนี้ถูกสอบเทียบโดยสำนักงานชั่งตวงวัดระหว่างประเทศ (BIPM) ทุกสองปี ที่ความถี่ 1000 Hz และ 1592 Hz มีค่าความไม่แน่นอนมาตรฐานประมาณ 10e-8 แผนภูมิการถ่ายค่าความถูกต้องของความจุไฟฟ้าแสดงดังรูปที่ 3

รูป-c2

รูปที่ 3 แผนภูมิการถ่ายค่าความถูกต้องของความจุไฟฟ้า

จากรูปที่ 3 ความถูกต้องจากมาตรฐานความจุไฟฟ้าแห่งชาติ 1 pF 10 pF และ 100 pF จะถูกถ่ายทอดไปยัง มาตรฐานความจุไฟฟ้าอ้างอิงของห้องปฏิบัติการความจุไฟฟ้าและความเหนี่ยวนำไฟฟ้า ฝ่ายมาตรวิทยาไฟฟ้า อันได้แก่ มาตรฐานกลุ่ม ที่ประกอบด้วย ตัวเก็บประจุไฟฟ้ามาตรฐาน ขนาด 10 pF จำนวน 3 ตัว (Group of standard capacitors, model AH11A) และตัวความจุไฟฟ้ามาตรฐาน ขนาด 10 pF 100 pF และ 1000 pF (GR 1404 /AH11A) ผ่านทางเครื่องมือ Voltage Transformer Ratio Bridge หรือ Ultra-precision capacitance bridge (AH2007A) โดยความไม่แน่นอนการวัดประมาณ 10-6 จากนั้นจะใช้มาตรฐานอ้างอิงนี้ในการสอบเทียบมาตรฐานใช้งาน (Working Standards) ของห้องปฏิบัติการต่อไป ซึ่งมาตรฐานใช้งานเหล่านี้จะใช้ในการสอบเทียบมาตรฐานการวัดที่ลูกค้าส่งมารับการสอบเทียบที่ห้องปฏิบัติการต่อไป ปัจจุบัน ห้องปฏิบัติการมีความสามารถที่จะให้บริการในช่วงความจุไฟฟ้าระหว่าง 1 pF ถึง 1 µF ที่ความถี่ 100 Hz ถึง 100 kHz ที่ความไม่แน่นอนการวัดมากกว่า 10-4

2. มาตรฐานและการถ่ายค่าความถูกต้องของความเหนี่ยวนำไฟฟ้า

มาตรฐานความเหนี่ยวนำไฟฟ้าแห่งชาติ (National Inductance Standards) ของห้องปฏิบัติการความจุไฟฟ้าและความเหนี่ยวนำไฟฟ้า ฝ่ายมาตรวิทยาไฟฟ้า ประกอบด้วยค่าความเหนี่ยวนำไฟฟ้า 100 uH 1 mH 10 mH 100 mH 1 H และ 10 H
รุ่น GR 1482 และ SL-B-1mH ซึ่งความเหนี่ยวนำไฟฟ้าแห่งชาติทั้งหมดนี้ถูกสอบเทียบโดย National Physical Laboratory (NPL) ทุก 1 ปี ที่ความถี่ 1000 Hz มีค่าความไม่แน่นอนมาตรฐานประมาณ 10e-6 แผนภูมิการถ่ายค่าความถูกต้องของความเหนี่ยวนำไฟฟ้าแสดงดังรูปที่ 4

รูป-L-2

รูปที่ 4 แผนภูมิการถ่ายค่าความถูกต้องของความจุไฟฟ้า

จากรูปที่ 4 ความถูกต้องจากมาตรฐานความเหนี่ยวนำไฟฟ้าแห่งชาติ 100 uH 1 mH 10 mH 100 mH 1 H และ 10 H จะถูกถ่ายทอดไปยัง มาตรฐานความเหนี่ยวนำไฟฟ้าอ้างอิงของห้องปฏิบัติการความจุไฟฟ้าและความเหนี่ยวนำไฟฟ้า ฝ่ายมาตรวิทยาไฟฟ้า อันได้แก่ มาตรฐานกลุ่ม ที่ประกอบด้วย ตัวเหนี่ยวนำไฟฟ้ามาตรฐาน ขนาด 10 mF จำนวน 3 ตัว (Group of standard inductor, model GR 1482) ผ่านทางเครื่องมือ Inductance bridge โดยความไม่แน่นอนการวัดประมาณ 10-5 จากนั้นจะใช้มาตรฐานอ้างอิงนี้ในการสอบเทียบมาตรฐานใช้งาน (Working Standards) ของห้องปฏิบัติการต่อไป ซึ่งมาตรฐานใช้งานเหล่านี้จะใช้ในการสอบเทียบมาตรฐานการวัดที่ลูกค้าส่งมารับการสอบเทียบที่ห้องปฏิบัติการต่อไป ปัจจุบัน ห้องปฏิบัติการมีความสามารถที่จะให้บริการในช่วงความเหนี่ยวนำไฟฟ้าระหว่าง 1 uH ถึง 10 H ที่ความถี่ 12 Hz ถึง 1 MHz ที่ความไม่แน่นอนการวัดมากกว่า 10-4

การเข้าร่วมการเปรียบเทียบผลการวัดระหว่างประเทศ
ห้องปฏิบัติการความจุไฟฟ้าและความเหนี่ยนำไฟฟ้า ได้เข้าร่วมการเปรียบเทียบผลการวัดวัดระหว่างประเทศ มีรายละเอียดดังนี้

ความสามารถด้านการวัดความจุไฟฟ้าและความเหนี่ยวนำไฟฟ้า

1. การวัดทางด้านความจุไฟฟ้า

2.การวัดทางด้านความเหนี่ยวนำไฟฟ้า

รูป2

ติดต่อสอบถาม
นางสาวพัชรินทร์ มูลมิรัตน์ : อีเมล์ patcharinm@nimt.or.th
ดร.มณฑล หอมกลิ่นเทียน : อีเมล์ monthol@nimt.or.th
โทรศัพท์ 0 2577 5100 ต่อ 1254 หรือ 1224 โทรสาร 0 2577 5093