Minął rok od rozpoczęcia realizacji projektu. Poniżej przedstawiamy zakres zrealizowanych prac.

W ramach zadania 1 (Modernizacja układu do badań nieliniowości cyfrowych źródeł sygnałów sinusoidalnych i systemów próbkujących (digitizerów) przeznaczonych do cyfrowych mostków impedancji):

• przeprowadzono dobór i pomiary kondensatorów SMD Murata do manualnego układu permutowanych pojemności (zadanie realizowane we współpracy z Głównym Urzędem Miar);
• zdemontowano stare i zamontowano nowe kondensatory SMD do manualnego układu permutowanych pojemności (zadanie realizowane we współpracy z Głównym Urzędem Miar);
• wymieniono złącza w układzie permutowanych pojemności na złącza MUSA Metrology Grade;
• przeprowadzno badania (pomiar i analiza wyników) współczynników temperaturowych jedenastu kondensatorów użytych do budowy układu permutowanych pojemności;
• wykonano badania nieliniowości samplerów PXI-4461 i PXI-4462 wykorzystywanych w komparatorach typu próbkującego zlokalizowanych w Politechnice Śląskiej i Głównym Urzędzie Miar przy wykorzystaniu zmodernizowanego układu permutowanych pojemności (zadanie realizowane we współpracy z Głównym Urzędem Miar);
• wykonano pomiary pojemności w różnych konfiguracjach automatycznego układu permutowanych pojemności i przeprowadzono analizę uzyskanych wyników;
• przeprowadzono prace koncepcyjne nad modernizacją automatycznego układu permutowanych pojemności.

W ramach zadania 2 (Opracowanie struktury, realizacja układowa, oprogramowanie i implementacja algorytmu równoważenia referencyjnego cyfrowego mostka impedancji z kalibrowanymi źródłami napięć):

• opracowano strukturę referencyjnego mostka impedancji z kalibrowanymi źródłami napięć na bazie wysokostabilnego 7-kanałowego cyfrowego źródła sygnałów sinusoidalnych DSS-2B zaprojektowanego i wykonanego w IMEI;
• przeprowadzono optymalizację źródła DSS-2B ze względu na offset DC i błąd wzmocnienia w poszczególnych kanałach;
• przeprowadzono prace nad modernizacją struktury i konstrukcji układowej  buforów wyjściowych źródła DSS-2B (wybrane wyniki prowadzonych w tym zakresie prac badawczych zostaną przedstawione podczas międzynarodowej konferencji IEEE I2MTC 2025 i opublikowane w materiałach konferencyjnych);
• zaprojektowano i wykonano: 4-kanałowy koaksjalny multiplekser analogowy, koaksjalne magnetyczne equaizery prądowe i koaksjalny rozdzielacz sygnałów;
• zaprojektowano i wykonano komponenty programowe przeznaczone do sterowania koaksjalnym 4-kanałowym multiplekserem analogowym;
• wykonano w konfiguracji dwuportowej precyzyjne rezystory ze złączami MUSA BPO (2 szt. o wartości 10 Ω i 2 sz. o wartości 100 Ω) przeznaczone do optymalizacji  właściwości dynamicznych  referencyjnego cyfrowego mostka impedancji z kalibrowanymi źródłami napięć sinusoidalnych.

W efekcie powyższych prac powstała kompletna efektywna (ze względu na długość połączeń) przestrzenna fizyczna struktura mostka, w której poszczególne elementy mają ściśle określone położenie, składająca się z następujących elementów:

• 7-kanałowego ultraprecyzyjnego cyfrowego źródła sygnałów sinusoidalnych DSS-2B ze złączami MUSA BPO (realizacja IMEI UZ);
• detektora zera – detektor synchroniczny klasy lock-in amplifier SR830 (przyrząd komercyjny firmy Stanford Research);
• 4-kanałowego analogowego koaksjalnego multipleksera charakteryzującego się niskim poziomem przesłuchów, wykonanego w postaci 4 autonomicznych zasilanych bateryjnie modułów przełączających ze złączami MUSA BPO i modułu sterującego dołączonego z jednej strony do komputera PC za pomocą interfejsu USB, a z drugiej sterującego pracą modułów przełączających za pomocą złącz światłowodowych (realizacja wszystkich komponentów mutlipleksera IMEI UZ);
• dwóch transformatorę detekcyjnych o stosunku liczby zwojów 100:1 (realizacja CMI, Czechy);
• jednego transformatora iniekcyjnego o stosunku liczby zwojów 1:100 (realizacja CMI, Czechy);
• czterech koaksjalnych magnetycznych equalizerów prądowych z rdzeniami nanokrystalicznymi i uzwojeniem o liczbie 14 zwojów, wykonanych z elastycznego kabla koncentrycznego o odpowiednim współczynniku giętkości (realizacja IMEI UZ);
• dwóch par precyzyjnych rezystorów o wartościach 10 Ω i 100 Ω w konfiguracji dwuportowej umieszczonych w rurkowych ekranach miedzianych ze złączami typu MUSA BPO, które są dołączane bezpośrednio do dwóch wyjść pomocniczych źródła DSS-2B (realizacja IMEI UZ).

Urządzenia sterowane mostka, tj.: źródło DSS-2B, lock-in amplifier SR830 i 4-kanałowy multiplekser, są obsługiwane za pomocą opracowanych w IMEI UZ dedykowanych serwerów wyposażonych w graficzny interfejs użytkownika. Dzięki temu jest możliwe manualne sterowanie wyżej wymienianymi urządzeniami bez konieczności używania bazowego oprogramowania mostka impedancji. Serwer danego urządzenia współpracuje z przypisanym mu zestawem zmiennych sieciowych, za pomocą których bazowe oprogramowanie mostka komunikuje się z sterowanym elementami mostka. Przyjęte rozwiązanie umożliwia zdalne sterowanie, także na duże odległości,  komponentami mostka.

Kompletne oprogramowanie mostka składa się z następujących komponentów:

• bazowego oprogramowania mostka zawierającego m.in. algorytm automatycznego równoważenia (status klienta w systemie pomiarowym);
• serwer 7-kanałowego źródła sygnałów sinusoidalnych DSS-2B;
• serwer detektora synchronicznego (lock-in amplifier) SR830;
• serwer 4-kanałowego multipleksera;
• serwer zmiennych sieciowych (osobny zestaw zmiennych sieciowych dla każdego sterowanego urządzenia.

W ramach zadania 3 (Budowa i badanie nowych czteroportowych wzorców rezystancji i pojemności):

• przeprowadzono modernizację termostatu powietrznego służącego do badań współczynników temperaturowych wzorców (wymiana modułów Peltiera);
• wykonano oprogramowania w środowisku LabVIEW służące do akwizycji danych pomiarowych z przyrządów Agilent 3458A i Agilent E4890A;
• przeprowadzono analizę specyfikacji producentów i wybór odpowiednich elementów do budowy wzorców rezystancji;
• zbadano współczynniki temperaturowe rezystorów Ohm-labs przeznaczonych do budowy wzorców rezystancji;
• zbadano współczynniki temperaturowe kondensatorów z dielektrykiem NP0 pod kątem ich wykorzystania we wzorcach pojemności;
• przeprowadzono prace koncepcyjne dotyczące konstrukcji obudów i wykonanie obudów mosiężnych dla wzorców rezystancji Ohm-Labs;
• opracowano i poddano analizie wyniki badań współczynników temperaturowych rezystorów i kondensatorów przeznaczonych do budowy wzorców rezystancji i pojemności.

W ramach zadania 4 (Rozbudowa i doskonalenie cyfrowych mostków impedancji typu próbkującego rozwijanych w Politechnice Śląskiej i w GUM):

• przeprowadzono prace teoretyczne dotyczące możliwości poprawy dokładności komparatora przez zastosowanie dwóch metod próbkowania: równoczesnego i sekwencyjnego;
• zmodyfikowano oprogramowanie w środowisku LabVIEW w celu zaimplementowania nowej procedury wyznaczania zespolonego stosunku napięć;
• przeprowadzon testy oprogramowania sterującego pracą mostka;
• wykonano implementację dwuwyjściowego multipleksera Cross-MUX w układzie komparatora;
• przeprowadzono komparacje R-C i R-L w zmodernizowanym układzie mostka i przeanalizowano uzyskane wyniki.

Zadanie 5 (Walidacja i opracowanie budżetu niepewności mostka impedancji z kalibrowanymi źródłami)

Walidacja mostka z kalibrowanymi źródłami napięcia sinusoidalnego jest w trakcie realizacji i prowadzona jest z wykorzystaniem dostępnych w IMEI zestawów referencyjnych wzorców pojemności i indukcyjności produkcji IET LABS (odpowiednio dwie pary wzorców typu 1404 o wartościach 1000pF i 100pF i wzorce indukcyjności typu 1482 o wartościach 100 mH i 1 H) oraz referencyjnych wzorców rezystancji produkcji Tinsley Instrumentation (odpowiednio zestaw dwóch wzorców o wartościach 1 kΩ i zestaw dwóch wzorców o wartościach 10 kΩ). Wymienione wzorce są aktualnie przystosowywane do konfiguracji czteroportowej i wyposażane w złącza MUSA Metrology Grade.

Zadanie 6 (Przystosowanie cyfrowych mostków impedancji do zdalnych porównań realizowanych na duże odległości)

Przystosowanie cyfrowych mostków impedancji do zdalnych porównań realizowanych na duże odległości wymaga opracowania dla każdego komponentu mostka dedykowanego serwera instalowanego na komputerze, do którego fizycznie jest podłączony obsługiwany przez serwer komponent, oraz zainstalowania zestawu zmiennych sieciowych, za pomocą których odbywa się komunikacja pomiędzy bazowym oprogramowaniem mostka i serwerem danego komponentu mostka.

Dla referencyjnego mostka z kalibrowanymi źródłami opracowano program serwera koaksjalnego 4-kanalowego multipleksera i zestaw zmiennych sieciowych, który został zainstalowany na serwerze zmiennych sieciowych. Dzięki temu osiągnięto stan, który zapewnia pracę zdalną referencyjnego mostka z kalibrowanymi źródłami na duże odległości. Rozpoczęto testy sprawdzające poprawność pracy każdego sterowanego komponentu mostka z kalibrowanymi źródłami w trybie pracy zdalnej.       

W przypadku mostków próbkujących realizowanych przez PŚ i GUM  prowadzone są prace nad specyfikacją zmian, które należy wprowadzić w obecnym oprogramowaniu tych mostków, w celu uzyskania funkcjonalności niezbędnych do prowadzenia zdalnych porównań na duże odległości. Między innymi dotyczy to zdefiniowania zestawu zmiennych sieciowych dla każdego aktywnego komponentu mostka oraz opracowania sterowników programowych kompatybilnych z językiem programowania LabVIEW.