Выбор образцового измерительного прибора

До недавнего времени поверка вольтметров, амперметров и ваттметров производилась в основном методами I группы. Это вызвано тем, что серийно выпускаемы меры = и ~ тока и напряжения, так называемые, калибраторы, появились только в последнее 10-летие.

Поверка приборов с помощью калибраторов более производительна, легче поддаётся автоматизации, в связи с ней методы второй группы постепенно начин занимать ведущее положение в системе метрологического обеспечения амперметров и вольтметров.

При поверке аналоговых приборов из методов I группы, самых простых, не требующих больших затрат является метод непосредственного сличения с использованием аналогового образца прибора прямого действия.

Выбор образцового прибора определяется необходимым соотношением основной погрешности образцового прибора и поверяемого. Это соотношение согласно ГОСТ 8.497-83 должно быть не более 1:5, т.е. погрешность образцового прибора должна быть в 5 раз ниже погрешности поверяемого.

При поверке амперметров и вольтметров класса точности 0,5 и более точных допускается соотноше­ние 1:3. При поверке приборов класса точности 1.0 и менее точных допускаются соотношения 1:4. Пределы измерений образцового и поверяемого приборов желательно иметь одинаковыми.

Можно использовать образцовые приборы с большим пределом измерений, чем у поверяемых, но в этом случае они должны иметь более высокий класс точности Класс точности образцового прибора можно рассчитать по формуле:

где , - класс точности образцового и поверяемого приборов соответственно;

- требуемое соотношение (1:5, 1:4 или 1:3);

и -нормирующие значения поверяемого и об­разцового приборов соответственно.

При наличии образцового прибора кл.0,1 и источников можно поверять приборы кл.0,5 и более грубы: на = и ~ токе.

Метод непосредственного сличения имеет недостатки

- низкая производительность;

- не поддаётся автоматизации;

- повышенная утомляемость оператора.

Существенное повышение точности поверки и её производительности достигается при использовании в качестве образцовых приборов цифровых приборов.

Цифровые вольтметры и милливольтметры постоянного тока классов точности 0,005-0,05 обеспечивают поверку практически всех типов аналоговых приборов.

Наибольшее распространение при поверке приборов классов точности 0,1-0,5 на = и ~ токе, а также менее точных приборов получил компенсационный, метод поверки. Этот метод реализуется путём сравнения показаний поверяемого прибора с показаниями образца прибора сравнения – ПОТЕНЦИОМЕТРА = тока (или компенсаторы на ~ токе).Потенциометры и компенсаторы как правило, входят в состав поверочных установок.

В настоящее время государственные и ведомственные метрологические службы оснащаются высокопроизводительными средствами поверки нового положения использованием микропроцессоров и управляющих ЭВМ. Наряду с освоением новых автоматизированных установок на базе образцовых измерительных приборов ос­новное внимание уже сейчас направлено на создание средств поверки на базе образцовых мер электрических величин.

Особенности поверки аналоговых приборов со стрелочной индикацией и цифровых приборов

При поверке аналоговых приборов, кроме удовлетворения требования по классу точности образцового бора, необходимо ещё правильно выбирать систему образцового прибора.

Дело в том, что разные системы измерительных приборов по разному реагируют на постоянную и переменную часть напряжения.

Поэтому, если при поверке в качестве измерительного сигнала (воздействия) будет напряжение на ходе калибратора, выполненного по схеме с выпрямителем и фильтром, то в этом напряжении будет обязательно постоянная и переменная составляющая

Если в этом случае прибор магнитоэлектрической система будет реагировать только на U₀, а прибор электродинамической, ферродинамической и др.систем - на действующее значение сигналов.

Поэтому неравенство вызовет методическую погрешность, если один из приборов, например испытуемый будет магнитоэлектрическим, а другой, образцовый - электродинамическим.

Поэтому существует ограничения:

1) нельзя применять магнитоэлектрические образцовы приборы для поверки приборов других систем;

2) нельзя применять образцовые приборы других систем для поверки магнитоэлектрических приборов.

Если коэффициент переменной составляющей мал (менее 0.05%), то выбор системы образцового прибора практически ничем не ограничен. При поверке приборов на ~ токе выбор системы образцового прибора должен учитывать диапазон частот и коэффициент формы кривых тока и напряжения.

В области частот до 50 Гц предпочтение следует отдать электродинамическим приборам класса точности 0.1; 0.2 как наиболее точным (Д5054, Д5055 и др.)

При поверке киловольтметров на = и ~ токе, также вольтметров в широком диапазоне частот целе­сообразно использовать образцовые электростатические вольтметры, например, типа С502.

При поверке стрелочных приборов одной из особенностей является то, что для каждой числовой области рассчитывают 2 значения погрешности Δ_в

- ситема будет реагировать только на U₀, а прибор электродинамической, ферродинамической и др.систем - на действующее значение сигналов

Поэтому неравенство вызовет методическую погрешность, если один из приборов, например испытуемый, будет магнитоэлектрическим, а другой, образцовый - электродинамическим. С учетом этого существует ограничение;

1) нельзя применять магнитоэлектрические образцовые приборы для поверки приборов других систем;

2) нельзя применять образцовые приборы других систем для поверки магнитоэлектрических приборов.

Если коэффициент переменной составляющей мал (менее 0,05%), то выбор системы образцового прибора практически ничем не ограничен. При поверке приборов на ~ токе выбор системы образцового прибора должен учитывать диапазон частот и коэффициент формы кривых тока и напряжения.

В области частот до 50 Гц предпочтение следует отдать электродинамическим приборам класса точности 0.1, 0.2, как наиболее точным (Д5054, Д5055 и др.)

При поверке киловольтметров на = и ~ токе, также вольтметров в широком диапазоне частот целе­сообразно использовать образцовые электростатические. вольтметры, например, типа С502.

При поверке стрелочных приборов одной из особенностей является то, что для каждой числовой области рассчитывают 2 значения погрешности Δ_в – при увеличении показаний, и Δ_н - при уменьшении ни одна из этих погрешностей не должна превышать предела допускаемой основной погрешности.

При использовании в качестве образцовых СИ цифровых измерительных приборов возникает ряд особенностей, которые следует учитывать при поверке:

1. Прежде всего поверку осуществлять после прогрева прибора, так как в процессе нагрева погрешность цифрового прибора может изменяться в несколько раз.

2. Из-за большого входного сопротивления (10⁵ – 10⁹ Ом) цифровые приборы подвержены влиянию маломощных помех и наводок на входную цепь, которые не вызывают изменений показаний поверяемых аналоговых приборов. Одной из причин этого является паразитные связи через сопротивление изоляции, ёмкость между цепью питания цифрового вольтметра и его корпусом, общую сеть, питающую вольтметр и источник напряжения, подаваемого па входы поверяемого и образцово приборов.

Наиболее распространенным методом борьбы с помехами ЦП являются:

1. Использование источников напряжения с низким выходным сопротивлением.

2. Применение разделительных сетевых трансформаторов с отдельными экранированными обмоткам для питания образцовых цифровых приборов и другой аппаратуры,

3. Тщательное заземление корпусов и экранов всех узлов аппаратуры.

При выборе образцового цифрового прибора необходимо так же учитывать на какое значение (мгновенное, среднее, действующее) измеряемого напряжения реагирует прибор. Наиболее удобным для использования в качестве образцовых является дифференциальный цифровой вольтметр типа В3-58, имеющий преобразователи и действующего среднего значения в постоянное напряжение. Основная погрешность – 0.03+0.1%.

ЛЕКЦИЯ № 9

Метрологическое обеспечение информационных измерительных систем (ИИС)

Современные измерительные информационные технологии являются разновидностью информационных технологий и выделяются из их обширного множества тем, что реализуют специфические процессы и процедуры, присущие только им:

- получение исходной измерительной информации в результате взаимодействия первичных измерительных преобразователей (датчиков, сенсоров) с объектом измерений;

- преобразование измерительной информации с заданной и метрологически обеспеченной точностью;

- сопоставление сигналов измерительной информации с размерами общепринятых единиц измерения, оценка и представление в требуемом виде характеристик остаточной неопределённости значений измеряемых величин.

Указанные процедуры реализуются в общем случае измерительными системами (ИС).

В соответствии с ГОСТ Р 8.596-2002. ГСИ. “Метрологическое обеспечение измерительных систем” [ ] под измерительной системой (ИС) понимается совокупность измерительных, связующих и вычислительных компонентов, образующих измерительные каналы, и вспомогательных устройств (компонентов), функционирующих как единое целое, предназначенной для:

- получения информации о состоянии объекта с помощью измерительных преобразований в общем случае множества изменяющихся во времени и в распределенных в пространстве величин, характеризующих это состояние;

- обработка результатов измерений;

- регистрация и индикация результатов измерений и результатов их обработки;

- преобразование полученных данных в выходные сигналы системы в разных целях.

Различают ИС общего применения, изготовляемые серийно, так называемые типовые ИС (далее – ИС-1) и ИС единичных экземпляров (далее – ИС-2) [ ].

ИС-1 выпускаются изготовителем как законченные укомплектованные изделия, для установки которых на месте эксплуатации достаточно указаний, приведенных в эксплуатационной документации. В этой документации приводятся нормированные метрологические характеристики (МХ) измерительных каналов (ИК) ИС.

ИС-2 проектируются для конкретных объектов (группы типовых объектов) и принимаются как законченные изделия непосредственно на объекте эксплуатации. Установку таких ИС на месте эксплуатации осуществляют в соответствии с проектной документацией на ИС и эксплуатационной документацией не её компоненты, в которой нормированы МХ ИК ИС и её компонентов.

Одной из важнейших задач развития измерительных информационных технологий является расширение номенклатуры измеряемых величин и обеспечение измерений с заданной точностью в условиях воздействия дестабилизирующих внешних факторов (высокие температуры, большие давления, химически агрессивные среды, ионизирующее излучение и т.д.). Современные измерительные информационные технологии приобретают дополнительные свойства благодаря использованию аппаратных и программных средств искусственного интеллекта [ ].

Решение подобных задач связано с усложнением структуры используемых средств измерений (СИ), созданием комплексов взаимосвязанных СИ и технических, в том числе вычислительных средств, а также программного обеспечения, необходимых для их функционирования. Современные объекты и технологические процессы характеризуются большим количеством параметров, изменяющихся подчас с большой скоростью. В ряде случаев для получения информации о параметрах объекта необходимо проводить комплекс-ные измерения, а значение измеряемой величины получать косвенным методом на основе известных функциональных зависимостей между ней и величинами, подвергаемыми прямым измерениям.

Указанные задачи успешно решаются с помощью информационных измерительных систем (ИИС), получивших широкое распространение. В настоящее время нет общепринятого однозначного определения, что такое ИИС. Среди существующих подходов к рассмотрению понятия ИИС следует выделить два основных [ ].

Сущность одного из подходов изложена в рекомендации по межгосударственной стандартизации РМГ 29-99 “ГСИ. Метрология. Основные термины и определения”. В ней ИИС рассматривается как разновидность измерительных систем (ИС). ИС в зависимости от назначения разделяют на измерительные информационные, измерительные контролирующие, измерительные управляющие и др. Измерительная система, перестраиваемая в зависимости от изменения измерительной задачи, называют гибкой измерительной системой (ГИС).

Сущность второго подхода отражена в определения, приведенных в рекомендациях МИ 2438-97 “ГСИ. Системы измерительные. Метрологическое обеспечение. Основные положения”.

Перечисленные виды ИС могут быть использованы как автономно, так и в составе более сложных структур:

- информационно-измерительных систем (ИИС);

- систем автоматического контроля (САК);

- систем диагностирования и распознавания образов;

- испытательного оборудования;

- автоматических систем управления технологическими процессами.

Под измерительным каналом ИС [ ] понимается конструктивно или функционально выделяемая часть ИС, выполняющая законченную функцию от восприятия измеряемой величины до получения результата её измерения, выражаемого числом или соответствующим ему кодом, или до получения аналогового сигнала, один из параметров которого является функцией измеряемой величины.

ИИС – это совокупность функционально объединенных измеритель--ных, вычислительных и других вспомогательных технических средств для получения измерительной. Информации, ее преобразования с целью предо-ставления потребителю в требуемом виде, либо для автоматизации логи-ческих функций контроля, диагностики или управления

Объектами метрологического обеспечения являются ИИС

1) общего применения, выпускаемые серийно;

2) нестандартированные единичного производства;

3) нестандартированные, комплектуемые из серийных средств ИИС непосредственно на объектах.

Дата добавления: 2015-07-02