Лабораторна робота № 6-7 застосування установки вимірювальної У358 для повірки вимірювальних приладів

Мета роботи. Проведення повірки вимірювального приладів за допомогою установки вимірювальної У358. Визначення основних метрологічних характеристик приладів.

Завдання:

1. Вивчити побудову, операції підготовки до роботи і порядок роботи установки вимірювальної У358.

2. Ввімкнути прилади, виставити необхідні параметри для проведення робіт у ручному режимі.

3. Провести повірку амперметра, мікроамперметра, вольтметра, мілівольтметра і ватметра.

4. Провести повірку приладів в автоматичному режимі.

ОСНОВНІ ВІДОМОСТІ

Призначення

Установка вимірювальна У358 призначена для забезпечення високопродуктивної повірки аналогових амперметрів, вольтметрів і ватметрів на постійному струмі, а також для повірки цифрових приладів того ж призначення.

Технічні дані

Установка забезпечує повірку на постійному струмі:

1) Вольтметрів в інтервалі кінцевих значень діапазонів вимірювань від 12,5 мВ до 1000 В від калібратора програмованого П320 (далі - калібратор П320). Технічні характеристики У358 відповідають технічним даним використовуваного в цьому інтервалі калібратора П320 (див. опис калібратора П320 у лабораторній роботі №4);

2) Амперметрів в інтервалі кінцевих значень діапазонів вимірювань від 0,125 мА до 10 А від калібратора струму програмованого П321 (далі - калібратор П321). Технічні характеристики У358 відповідають технічним даним використовуваного в цьому інтервалі калібратора П321 (див. опис калібратора П321 у лабораторній роботі №3);

3) мікроамперметрів в інтервалі кінцевих значень діапазонів вимірювань від 0,1 mA до 100 mA, із вхідним опором не більш 10⁴ W від калібратора П320 з використанням вбудованого в У358 додаткового опору, рівного 1 МW;

4) мілівольтметрів в інтервалі кінцевих значень діапазонів вимірювань від 0,1 мВ до 10 мВ, із вхідним опором не менш 100 W від калібратора П321 з використанням вбудованої в У358 котушки електричного опору вимірювальної номінального значення 0,001 W;

5) ватметрів в діапазоні вимірювань по струму від 0,125 мА до 10 А, по напрузі від 12,5 мВ до 1000 В від калібраторів П320 і П321.

Блок управління У358 забезпечує, відповідно до введеної за допомогою кнопкових і важільних перемикачів інформацією, автоматичне виконання наступних операцій:

1) підключення до інформаційної магістралі потрібного калібратора;

2) розрахунок і подачу на калібратор керуючого коду відповідно до кінцевого значення діапазону вимірювань, числа поділок шкали, номеру поділки повірки;

3) розрахунок і подачу на калібратор керуючого коду у відповідності зі знаком і величиною поправок до показань приладу;

4) внесення до протоколу повірки за допомогою цифродрукованого пристрою (ЦДП) номера позначки повірки, знака і величини поправки в частках позначки шкали приладу, і похибки в частках класу;

5) відображення на світловому табло числової введеної інформації і результату повірки;

6) подачу світлового сигналу про невідповідність приладу, що повіряється, класу точності при технологічному коефіцієнті, який дорівнює 1 або 0,8;

7) автоматичне переключення номера позначки повірки.

Межі значень основних допустимих похибок У358 при повірці приладів в інтервалі кінцевих значень діапазонів вимірюваннь від 12,5 мВ до 1000 В і від 0,125 мА до 10 А визначаються характеристиками калібраторів П320 і П321, відповідно (див. лабораторні роботи №3 і №4).

Межі значень основних допустимих похибок У358 при повірці приладів в інтервалі кінцевих значень діапазонів вимірювань від 0,1 мВ до 10 мВ виражаються сумою меж допустимих значень основної похибки калібратора П321, котушки електричного опору і термо-е.р.с.

Термо-е.р.с. на клемах «mV» У358 в положеннях перемикача ПОЛЯРНІСТЬ А «I» і «II» не перевищує 0,1 мкВ.

Межі значень основних допустимих похибок У358 при повірці приладів в інтервалі кінцевих значень діапазонів вимірювань від 0,1 мкА до 100 мкА виражаються сумою меж припустимих значень основної похибки калібратора П320 і похибки додаткового опору блоку комутації.

Основна похибка додаткового опору блоку комутації, який дорівнює 1 MОм, не перевищує ± 300 Ом.

Межі значень основних допустимих похибок У358 при повірці ватметрів дорівнюють сумі меж значень основних допустимих похибок установленого струму і напруги.

У358 забезпечує в робочих умовах необхідні характеристики після закінчення часу встановлення робочого режиму. Час встановлення робочого режиму У358 не більш 1 години.

Тривалість безупинної роботи У358 без обліку часу встановлення робочого режиму не менш 8 годин. Час перерви до повторного включення не менш 1 години.

Межа значення допустимої додаткової похибки У358 при повірці приладів в інтервалі кінцевих значень діапазонів вимірювань від 0,1 мВ до 10 мВ і від 0,1 мкА до 100 мкА, викликаної зміною температури навколишнього повітря від нормальної до будь-якої температури в межах робочих температур на кожні 10° С дорівнює межі значення допустимої основної похибки.

Час встановлення каліброваної величини на вихідних клемах У358 визначається часом встановлення калібраторів і не перевищує 5 с.

Потужність, споживана установкою від мережі, при номінальній напрузі мережі, не перевищує 500 ВА.

Габаритні розміри У358 не перевищують 1885 х 810 х 580 мм.

Маса У358 не більш 190 кг.

Склад У358.

До складу виробу входять: шафа, блок комутації, калібратор програмований П320, калібратор струму програмований П321, блок управління, котушка електричного опору вимірювальна P310.

Принцип дії

У358 побудовано на базі програмованих калібраторів постійного струму і напруги П321 і П320, що мають у своєму складі шестирозрядний масштабний перетворювач, який управляє вихідним струмом (напругою).

Значення каліброваного струму I_к (напруги U_к) може бути встановлене вручну або автоматично з дискретністю 10^-6 I_n, (10^-6 U_n), де I_n, U_n - кінцеве значення діапазону каліброваного струму (напруги).

Установка забезпечує на виході дійсне значення параметра A_i (струм або напруга) на i –й поділці повірки

, (1)

де A_n - кінцеве значення діапазону вимірів приладу, що повіряється ;i - порядковий номер поділки повірки; N - число поділок на шкалі приладу.

Установка забезпечує зміну A_i на калібровану величину D A_i, яка дорівнює абсолютній похибці приладу на поділці повірки.

Поправка до показань приладу, що повіряється, D A_i визначається по формулі:

DA_i = n×C, (2)

де n ‑ величина поправки в частках поділки шкали приладу; С - ціна поділки шкали приладу;

(3)

Прилад, що повіряється, відповідає класу точності, якщо виконується нерівність:

(4)

де - абсолютна похибка в частках поділки шкали, яка відповідає класу точності приладу, що повіряється; a. - клас точності приладу, що повіряється.

Блок управління установки являє собою логіко-арифметичний пристрій. БУ формує керуючі коди і подає їх на рознім програмного управління калібраторів.

Установка має ручний і автоматичний режим роботи.

Для ручного режиму на блоці клавіатури після натискання клавіші «ПИ» набирається значення, яке дорівнює кінцевому значенню діапазону вимірювань приладу, що пеоіряється (наприклад, 100) і значення, яке дорівнює числу позначок на його шкалі(наприклад, 100 D).

Ця інформація через шифратор клавіатури і пристрій введення надходить у процесор, що обчислює ціну поділу С по формулі 2. Число, яке дорівнює номеру повіряемої позначки i встановлюється важільним перемикачем «ПОВЕРЯЕМАЯ ОТМЕТКА», подається в шифратор, і через пристрій введення надходить у процесор. Процесор виконує операцію множення «С×i» і відправляє результат обчислень у регістр результату, що забезпечує подачу стаціонарних сигналів у двоїчно-десятковому коді на з´єднувач програмного управління відповідного калібратора до надходження нової інформації. Крім того, процесор керує індикацією і ЦДП.

Якщо стрілка приладу не сполучена з позначкою повірки, оператор повинен за допомогою перемикачів «ПОПРАВКА», що мають нульові значення в середніх положеннях, установити стрілку приладу на позначку.

При кожному переключенні перемикача «ПОПРАВКА» процесор обчислює нове значення вихідної величини Ai + D Ai = (i + n)С з урахуванням знака поправки «n» і через регістр результату подає код Ai + D Ai на відповідний калібратор.

Для кожного значення Ai + D Ai процесор обчислює значення похибки в частках класу по формулі:

(5)

При цьому на табло «ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ» з’являється значення d_i. У протоколі повірки це значення ЦДП друкує в першому рядку.

В автоматичному режимі інформація вводиться кнопковими перемикачами «ЧИСЛО ШАГОВ НА ШКАЛУ» (m_ш), «ЧИСЛО ДЕЛЕНИЙ В ШАГЕ» (m_g), «СЛЕДОВАНИЕ ШАГОВ» (®), а також перемикачами «ПОПРАВКА» і клавішами блоку клавіатури. Значення m_ш повинне відповідати числу позначок повірки, значення m_g визначається по формулі:

(6)

Кнопка «®» визначає напрямок повірки від нульової позначки шкали до позначки, що відповідає кінцевому значенню, а кнопка «» визначає зворотний напрямок повірки.

При роботі в автоматичному режимі необхідно: натиснути кнопку «ПРОТОКОЛ»; на блоці клавіатури натиснути кнопку «ПИ», набрати значення, які дорівнюють кінцевому значенню діапазону вимірювань, ЦДП надрукує результат, набрати значення, яке дорівнює числу поділок на шкалі приладу і натиснути кнопку «D».

Натиснути послідовно кнопки: з ряду «ЧИСЛО ШАГОВ НА ШКАЛУ» - із значенням, рівним m_ш, з ряду «ЧИСЛО ДЕЛЕНИЙ В ШАГЕ» - із значенням, рівним m_g, «СЛЕДОВАНИЕ ШАГОВ», «АВТ.РУЧ», «СБРОС» і кнопку «ПУСК», після включення якої почнеться цикл автоматичної роботи.

Ручкою «ЧАСТОТА» необхідно відрегулювати таку швидкість переключення позначок повірки, щоб у паузі між переключеннями була можливість за допомогою перемикачів «ПОПРАВКА» сполучити стрілку приладу з позначкою повірки.

При повторенні циклу необхідно:

1) натиснути послідовно кнопки «СБРОС» і «ПУСК»;

2) при зміні напрямку повірки натиснути відповідну кнопку (®) і послідовно кнопки «СБРОС» і «ПУСК».

Кнопка «СК» призначена для скидання невірно введеної інформації.

Прилад, що повіряється, підключається до клем блоку комутації У358. Блок комутації забезпечує підключення виходу відповідного калібратора до приладу, що повіряється, і зміну полярності сигналу калібратора.

Блок комутації містить додаткові опори, які використовуються при повірці мікроамперметрів, тому що мікроамперметри повіряються з використанням калібратора П320 і додаткового опору, що включається послідовно з мікроамперметром, як показано на схемі рис.1.

S1.1 - перемикач полярності.

Рис.1.

Струм через мікроамперметр I_mA визначається по формулі:

(7)

де U_к - встановлене значення каліброваної напруги від калібратора П320, встановлюється автоматично після введення інформації оператором у БУ; - сумарний опір мікроамперметра, що дорівнює 10⁶ Ом, визначається по формулі:

= R_g+R_к+(10⁴–10³ n_ст)+ (10³–10² m_мл)+R_mA, (8)

де R_g - опір набору мікропровідникових резисторів; R_к - опір регулювальних резисторів для калібрування R_g; n_ст - значення, що відповідає положенню перемикача старшої декади; m_мл - значення, що відповідає положенню перемикача молодшої декади; R_mA - опір повіряємого мікроамперметра, який набирається декадами додаткового опору блоку комутації, визначається по формулі:

R_mA = 10³ n_ст+10² m_мл (9)

Мілівольтметри в У358 повіряються за схемою, яка наведена на рис.2. Напруга на мілівольтметрі U_mV визначається по формулі:

U_mV = I_к×R_N, (10)

де I_к - установлене значення каліброваного струму від калібратора П321, встановлюється автоматично після введення інформації оператором у блок управління; R_N – опір котушки електричного опору класу точності 0,01 з номінальним значенням опору 0,001 Ом (вбудована в У358); S1 - перемикач полярності струму, що виключає вплив термо-е.р.с.

Зміна положення S1 не змінює полярність напруги на клемах «m».

Рис.2

У358 виконано у вигляді пересувної шафи із системи конструкцій агрегатного комплексу засобів електровимірювальної техніки (АЗЕТ).

У шафі розташовані: калібратор П321, що складається з блоку живлення і блоку регулювання; калібратор П320; БУ і блок комутації.

Під блоками в стійці є висувний допоміжний столик, що фіксується за допомогою упорів, а в нижній частині установлені вентиляційні ґрати.

Під калібраторами П320 і П321 установлені вузькі панелі, використовувані для закріплення кабелів міжблочних з'єднань.

Позаду шафа має комутаційну панель, що використовується для розміщення елементів підключення живлення і заземлення.

Усередині шафи, крім електромонтажних кабелів, розташовується в спеціальному гнізді котушка електричного опору.

Для доступу в У358 ззаду, необхідно натиснути на верхню частину ручки-замка і потягнути її за нижню частину на себе. При відкритих дверях з метою безпеки живлення калібратора П320 відключається блокконтактом.

Підготовка до роботи

УВАГА! На вихідних клемах «V» У358 і на клемах калібратора П320 відносно корпуса може бути висока напруга (1000 V), тому всі необхідні переключення у вимірювальних схемах слід робити тільки після натискання клавіші «НУ» або кнопки «СБРОС» калібратора. При цьому включається сигнальна лампочка «СБРОС» на передній панелі калібратора П320.

Живлення до калібратора П320 підключається блокконтактом тільки при закритих дверях шафи.

Перевірте перед початком роботи заземлення устакування. Заземлення устакування повинне бути надійним, тому що у випадку його порушення оператор наражається на небезпезку.

Встановіть органи управління У358 у вихідні положення:

1) блок комутації:

тумблер «СЕТЬ» - відключено;

з'єднайте перемичками клеми «V»; «-П» і «-», а також «+П» і «+».

2) кнопки блоку управління:

«СЕТЬ» - не натиснута;

«ПРОТОКОЛ» - не натиснута;

«АВТ.РУЧ» - у положенні «РУЧ»;

«Налагодження I» - не натиснута;

«ПОВЕРЯЕМАЯ ОТМЕТКА, ПОПРАВКА» - у нульовому положенні;

3) перемикачі калібратора П320:

декадні перемикачі - у нульовому положенні;

перемикач діапазонів - у положенні «УП»;

з'єднайте перемичкою клеми «Э» і «^»;

4) перемикачі калібратора П321:

декадні перемикачі - у нульовому положенні,

перемикач діапазонів - у положенні «УП»;

з'єднаєте перемичкою клеми «V»; «Э2»; «Э1» і «^».

Закрийте двері У358 і зробіть наступні підключення:

1) включіть вилку шнура живлення в мережу перемінного струму напругою 220 В, частотою 50 Гц;

2) включіть установку тумблером «СЕТЬ» на блоці комутації;

3) включіть тумблерами «СЕТЬ» калібратори П320 і П321 і блок управління;

4) прогрійте установку протягом l години.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ВИМІРЮВАНЬ

1. Повірка амперметрів в інтервалі кінцевих значень діапазонів вимірювань від 0,125 мА до 10 A.

1.1. Установіть перемикач «РОД РОБОТЫ» на блоці комутації в положення «А,V».

1.2. В залежності від величини струму установіть перемикач «ПРЕДЕЛЫ ТОКА» у відповідне положення.

1.3. Встановіть перемикач «ПОЛЯРНОСТЬ А» у відповідне положення.

1.4. Підключіть прилад, що повіряється, до клем «А».

1.5. Натисніть кнопку перемикача «КЛАСС ТОЧНОСТИ» на блоці управління, що відповідає класу точності приладу, який повіряється.

1.6. Натисніть кнопку «НУ».

1.7. Натисніть кнопку «ПРОТОКОЛ».

1.8. Наберіть на блоці клавіатури індекс повірника (свій номер в журналі групи), натисніть кнопку «» (операція виконується при необхідності).

1.9. Наберіть на блоці клавіатури номер приладу, що повіряється, натисніть «» кнопку (нулі перед першою значущою цифрою не набираються).

1.10. Наберіть на блоці клавіатури рік виготовлення приладу. Натисніть кнопку «».

1.11. Натисніть кнопку «ПИ».

1.12. Наберіть на блоці клавіатури значення, які дорівнюють кінцевим значенням діапазону вимірювань, наприклад, 10 А(V), і числу поділок на шкалі приладу, що повіряється, наприклад, 100, натисніть кнопку «D».

1.13. Установіть перемикачами «ПОВЕРЯЕМАЯ ОТМЕТКА», потрібну позначку.

1.14. З'єднайте за допомогою перемикачів «ПОПРАВКА» стрілку приладу з позначкою повірки.

1.15. Натисніть кнопку «Р.ПЕЧАТЬ». ЦДП надрукує результат повірки.

2. Повірка вольтметрів в інтервалі кінцевих значень діапазонів вимірів від 12,5 mV до 1000 V.

2.1. Установіть перемикач «РОД РОБОТЫ» на блоці комутації в положення «A,V».

2.2. Установіть перемикач «ПОЛЯРНОСТЬ V, mА» в середнє положення.

2.3. Підключіть прилад до клем «V».

2.4. Виконайте операції пп.1.5-1.12.

Примітка. При повірці вольтметрів з великим споживанням в устаткуванні передбачено чотирьохпроводне підключення, що виключає похибку, пов'язану зі спаданням напруги на з’єднувальних провідниках.

2.5. Установіть перемикач «ПОЛЯРНОСТЬ V, mА» у відповідне положення.

2.6. Виконайте операції п.п.1.13 - 1.15.

3. Повірка мікроамперметрів в інтервалі кінцевих значень діапазонів вимірювань від 0,1 mА до 100 mА.

3.1. Установіть перемикач «РОД РОБОТЫ» в положення «mА, mV».

3.2. Установіть перемикач «ПОЛЯРНОСТЬ V, mА» в середнє положення.

3.3. Підключіть прилад, що повіряється, до клем «mА»

3.4. За допомогою перемикачів «R mА» наберіть значення, яке дорівнює значенню або найближче до значення опору мікроамперметра.

3.5. Виконайте операції пп.1.5 - 1.12.

3.6. Установіть перемикач «ПОЛЯРНОСТЬ V, mА» у відповідне положення.

3.7. Виконайте операції п.п.1.13 - 1.15.

4. Повірка мілівольтметрів в інтервалі кінцевих значень діапазонів вимірів від 0,1 мВ до 10 мВ.

4.1. Установіть перемикач «РОД РОБОТЫ» в положення «mА, mV».

4.2. Установіть перемикач «ПРЕДЕЛЫ ТОКА» в положення «£ 1 А» при повірці мілівольтметрів з кінцевими значеннями діапазонів вимірюваннь 1 мВ і менше, і в положення «10 А» при повірці мілівольтметрів з кінцевими значеннями діапазонів вимірювань вище 1 мВ.

4.3. Підключіть прилад до клем «mV».

4.4. Установіть перемикач «ПОЛЯРНOСТЬ А» в положення «I».

4.5. Виконайте операції пп.1.11 -1.14.

4.6. Установіть перемикач «ПОЛЯРНOСТЬ А» в положення «II».

4.7. Повторіть операції п.п.1.11 - 1.14.

4.8. Попоравки до даної позначки повірки, визначаються по формулі:

(11)

де n₁ - значення попоравки в положенні «I» перемикача «ПОЛЯРНOСТЬ А»; n₂ - значення попоравки в положенні «II» перемикача «ПОЛЯРНOСТЬ А».

5. Повірка ватметрів.

5.1. Установіть перемикач «РОД РОБОТЫ» на блоці комутації в положення «А, V».

5.2. Установіть перемикач «ПРЕДЕЛЫ ТОКА» у відповідне положення в залежності від величини струму.

5.3. Установіть перемикачі «ПОЛЯРНОСТЬ А», у положення «I», а «ПОЛЯРНОСТЬ V, mА» - у середнє положення.

5.4. Підключіть ватметр для повірки (клеми напруги ватметра підключіть до клем «V» блоку комутації; клеми струму ватметра - до клем «А» блоку комутації).

5.5. Установіть перемикач діапазонів на калібраторі П320 у положення, що відповідає кінцевому значенню діапазону по напрузі ватметра.

5.5.1. Натисніть кнопку «ПУСК» на калібраторі П320.

5.5.2. Установіть перемикач «ПОЛЯРНОСТЬ V, mА» у положення «I».

5.6. Декадними перемикачами калібратора П320 установіть номінальну напругу на ватметрі.

5.7. Виконайте операції п.п.1.5 - 1.12.

5.8. За допомогою важільних перемикачів «ПОВЕРЯЕМАЯ ОТМЕТКА», подайте на ватметр значення струму, що відповідає даній позначці повірки.

5.9. За допомогою перемикачів «ПОПРАВКА» встановіть стрілку приладу навпроти поділки повірки.

5.10. Натисніть кнопку «Р.ПЕЧАТЬ». ЦДП надрукує результат повірки.

6. Повірка приладів в автоматичному режимі.

6.1. Підключіть прилад, до відповідних клем блоку комутації.

6.2. Натисніть кнопку перемикача «КЛАСС ТОЧНОСТИ», відповідно до класу точності приладу.

6.3. Натисніть кнопку перемикача «ЧИСЛО ШАГОВ НА ШКАЛУ», відповідно до числа позначок шкали приладу.

6.4. Натисніть кнопку перемикача «ЧИСЛО ДЕЛЕНИЙ В ШАГЕ». Число позначок у кроці визначається по формулі (6).

6.5. Натисніть кнопку «ПРОТОКОЛ».

6.6. Натисніть кнопку «ПИ».

6.7. Наберіть на блоці клавіатури значення, що дорівнюють кінцевим значенням діапазону вимірювань і числу позначок на шкалі приладу. ЦДП надрукує результат: кінцеве значення і код одиниць вимірювання.

6.8. Натисніть кнопки «АВТ.РУЧ», «СБРОС» і «ПУСК», після чого на прилад автоматично подаються калібровані значення струму (напруги) відповідно до заданої програми. На цифровому табло «ПОВЕРЯЕМАЯ ОТМЕТКА», відображається номер позначки повірки.

6.9. Сполучіть покажчик приладу, з позначкою повірки в інтервалах часу між зміною позначок.

Рекомендується повірку приладів, у яких число позначок шкали перевищує 150, і які мають час заспокоєння ³ 4 с, проводити в ручному режимі.

Повірку затирання вимірювального механізму приладу, необхідно проводити також у ручному режимі. Для цього варто натиснути клавішу «ПИ», набрати число поділок шкали, кнопку D, і, за допомогою перемикачів ПОПРАВКА «х 0,1» або «x 0,01», переміщувати покажчик приладу з бажаною швидкістю в потрібному напрямку. Дискретність подачі вихідної величини на прилад, до 0,01 частки шкали.

ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАНЬ

1. Проведіть повірку амперметра в інтервалі кінцевих значень діапазонів вимірів від 0,125 мА до 10 А.

2. Проведіть повірку вольтметра в інтервалі кінцевих значень діапазонів вимірів від 12,5 мВ до 1000 В.

3. Проведіть повірку мікроамперметра в інтервалі кінцевих значень діапазонів вимірів від 0,1 mА до 100 mА.

4. Проведіть повірку ватметра.

5. Зробіть висновок про відповідність приладів зазначеним класам точності.

6. Проведіть вимірювання по п.п.1 - п.п.5 в автоматичному режимі. Порівняйте результати з отриманими раніше.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Призначення і технічні характеристики установки У358.

2. Які межі значень основних допустимих похибок установки У358 в різних інтервалах кінцевих значень діапазонів вимірювань?

3. У чому особливість проведення повірки амперметрів і вольтметрів з великим споживанням?

4. Як реалізована індикація наявності високої напруги на виході установки У358?

Дата добавления: 2014-12-23