Выбор средств метрологической аттестации мотор-тестеров.

Лаборатория аттестации средств технической диагностики автомобилей может быть оснащена несколькими вариантами комплектов рабочих эталонов. Согласно ГОСТ 23434-79 СТД системы зажигания карбюраторных двигателей стационарного поста или передвижной диагностической мастерской должны обеспечивать измерения диагностических параметров в объеме и в пределах указанных в таблице 2.

Таблица 2.

№ п/п	Измеряемый параметр	Пределы измеряемого параметра
1.	Электрическое напряжение постоянного тока, В	0-2; 0-20; 0-40
2.	Вторичное электрическое напряжение, кВ	0-20; 0-40
3.	Сила постоянного электрического тока, А	0-20; 0-40; 0-500
4.	Частота вращения коленчатого вала, с-1 (об/мин)	0-25 (0-1500); 0-100 (0-6000)
5.	Начальный угол опережения зажигания и угол опережения зажигания, создаваемый центробежным или вакуумным автоматом, угловые градусы	0-60
6.	Угол поворота вала двигателя, соответствующий замкнутому состоянию контактов прерывателя, угловые градусы	0-45; 0-60; 0-90
7.	Асинхронизм искрообразования, угловые градусы	0-10
8.	Изменение частоты вращения коленчатого вала двигателя при отключении из работы каждого из цилиндров, с-1 (об/мин)	(-4,1)-(+0,83)
9.	Электрическое сопротивление постоянному току, Ом	0-100; 0-100000
10.	Электрическая емкость конденсатора, мкФ	0-0,5

Мотор-тестером измеряющим все диагностические параметры, указанные в табл. 2 является Элкон S-200. Метрологические характеристики мотор-тестера Элкон S-200 приведены в табл. 3.

Таблица 3.

№ п/п	Измеряемый параметр	Допускаемая погрешность измерения
1.	Калибровка осциллографа мотор-тестера	10%
2.	Частота вращения коленчатого вала	3%
3.	Угол замкнутого состояния контактов	3%
4.	Угол опережения зажигания	1%
5.	Электрическое сопротивление постоянному току	1% (0..99,9 Ом) 5% (0..99,9 кОм)
6.	Электрическое напряжение постоянного тока	1%
7.	Сила постоянного электрического тока	3%
8.	Электрическая емкость конденсатора	5%

Типовая методика поверки мотор-тестера Элкон S-200 включает операции определения основной погрешности измерения 5 блоков: 1. угла замкнутого состояния контактов, 2. угла опережения зажигания, 3. частоты вращения вала двигателя, 4. электрического сопротивления, 5. электрического напряжения. Для аттестации первых 3 блоков необходимы следующие рабочие эталоны: частотомер и генератор импульсов. Для определения основной погрешности блоков измерения напряжения и сопротивления постоянному электрическому току необходимо использовать образцовый вольтметр и магазин сопротивлений. Поскольку аттестация мотор-тестера Элкон S-200 проводится по 5 блокам, аттестуемым по одному параметру критерий (2.12) примет вид

.

Значения вероятностей ошибок первого и второго рода по j-му контролируемому параметру мотор-тестера Р_1j, Р_2j, рассчитываются по формулам (1.14). При расчете величин Р_1j, Р_2j относительная погрешность измерения узла замкнутого состояния , угла опережения зажигания , и частоты вращения вала двигателя определяется как , погрешности измерения сопротивления и напряжения определяются , где _ЧАСТ, _ГЕН, _МС, _ВОЛТ - относительные погрешности частотомера, генератора, магазина сопротивлений, вольтметра соответственно. В качестве значения допуска контролируемого параметра используется значение допускаемой погрешности измерения мотор-тестера (табл. 3). Расчет величин , проводится по формулам (1.14), где отношение погрешности образцового средства измерения к величине допуска контролируемого параметра _ДОПj/Т согласно методике поверки принимается 1/10 при измерении узла замкнутого состояния, угла опережения зажигания и частоты вращения вала двигателя, 1/5 при измерении напряжения и сопротивления. Стоимости операций поверки мотор-тестера рассчитываются по следующим формулам: для блоков измерения узла замкнутого состояния, угла опережения зажигания, и частоты вращения вала двигателя С_УЗСК=С_УОЗ=С_ЧВ=С_ЧАСТ+С_ГЕН, С_С=С_МС, С_В=С_ВОЛТ, где С_ЧАСТ, С_ГЕН, С_МС, С_ВОЛТ - стоимости частотомера, генератора, магазина сопротивлений, вольтметра соответственно.

Для выбора набора рабочих эталонов при аттестации мотор-тестера составлены 3 варианта, приведенные в табл. 4. Метрологические характеристики образцовых средств измерений (табл. 5) определялись по каталогу [88]. Стоимостные характеристики рабочих эталонов (табл. 5) определены по каталогу фирмы Эликс. В табл. 4 приведены характеристики сравниваемых вариантов наборов средств измерений для поверки мотор-тестера Элкон S-200: отношение погрешности измерения к величине поля допуска /Т, с – относительная стоимость контроля по j-му контролируемому параметру, К – коэффициент, учитывающий увеличение производительности контроля по j-му контролируемому параметру,  - степень обобщения контролируемого параметра. Первый вариант состоит из средств измерений имеющих минимальную погрешность измерения и максимальную стоимость. Второй вариант составлен из средств измерений имеющих большую погрешность по сравнению с средствами измерений в первом варианте и меньшую стоимость. Для третьего варианта было выбрано специализированное средство измерения, имеющее по сравнению с первым и вторым вариантами большую производительность контроля и большую погрешность измерения контролируемых параметров мотор-тестеров.

Для определения возможности использования выбранных средств измерений при поверке мотор-тестера Элкон S-200 по критерию обеспечению допустимых величин ошибок первого и второго рода рассчитаны зависимости допустимых ошибок первого и второго рода, а также зависимости ошибок первого и второго рода при поверке сравниваемыми вариантами (рис. 30-33). Расчет зависимостей ошибок первого и второго рода проводился при условии, что значения погрешностей блоков мотор-тестера и погрешностей средств измерений распределены по нормальному закону [1]. Из анализа рис. 30-33 следует, что все сравниваемые варианты обеспечивают требования по обеспечению допустимых ошибок первого и второго рода при контроле по всем параметрам и могут быть использованы при реализации системы контроля для поверки мотор-тестера Элкон S-200 и его аналогов.

Таблица 4.

№ п/п	Угол опережения зажигания	Угол замкнутого состояния контактов	Частота вращения вала двигателя	Электрическое напряжение постоянного тока	Электрическое сопротивление постоянному току
1.	Генератор Г5-79 Частотомер Ч3-79 /Т=0,05, =1, с=1, К=1	Генератор Г5-79 Частотомер Ч3-79 /Т=0,01, =1, с=1, К=1	Генератор Г5-79 Частотомер Ч3-79 /Т=0,01, =1, с=1, К=1	В7-46 /Т=0,10, =1, с=0,3, К=3	Р3030 /Т=0,09, =1, с=0,3, К=3
2.	Генератор Г5-85 Частотомер Ч3-38 /Т=0,08, =1, с=0,5, К=1	Генератор Г5-85 Частотомер Ч3-38 /Т=0,03, =1, с=0,5, К=1	Генератор Г5-85 Частотомер Ч3-38 /Т=0,03, =1, с=0,5, К=1	В7-38 /Т=0,15, =1, с=0,2, К=3	Р327 /Т=0,12, =1, с=0,2, К=3
3.	ПП-4 /Т=0,09, =1, с=0,4, К=0,3	ПП-4 /Т=0,06, =1, с=0,4, К=0,3	ПП-4 /Т=0,06, =1, с=0,4, К=0,3	ПП-4 /Т=0,18, =1, с=1, К=1	ПП-4 /Т=0,15, =1, с=1, К=1

Таблица 5.

Частотомеры электронно-счетные

№ п/п	Тип	foпор, МГц	 по foпор	Цена, тыс. руб
1	Ч3-68	5	2,5 10-6	3,49
2	Ч3-79	5	1,5 10-7	7,51

Генераторы импульсов

№ п/п	Тип	Погрешность установки амплитуды	Погрешность установки периода	Погрешность установки длительности	Цена, тыс. руб.
1	Г5-79	0,1	0,03	0,03	6,7
2	Г5-85	0,1	0,1	0,1	2,5

Вольтметры электронные

№	Тип	U=		Цена, тыс
п/п		Диапазон,В	Погрешность, c/d	руб.
1	В7-38	0,2... 1000	0,04/ 0,07/	1,32
2	В7-46	0,02... 1000	0,03/0,02 0,015/ 0,002	3,675

Магазин сопротивлений

№, п/п	Тип	Класс точности	Стоимость, тыс. руб.
1	P 3030	0,002	0,81
2	P 327	0,02	0,40

Специализированная установка для поверки мотор-тестеров ПП-4

№ п/п	Наименование блока ПП-4	Пределы измерения	Предельная погрешность измерения
1.	Формирователь выходного напряжения	0-50 В	0,5 %
2.	Формирователь выходного тока	0-2,5 А	0,5 %
3.	Матрица эталонных резисторов	1Ом – 10кОм	0,5 %
4.	Формирователь выходных импульсов	1 мс – 1 с	0,2 %
5.	Вольтметр	0 – 200 В	0,5 %
6.	Измеритель выходных интервалов времени	1 мс – 1 с	0,2 %

Рис. 30. Зависимости величин ошибок первого и второго рода при поверке блока измерения угла опережения зажигания.

Рис. 31. Зависимости величин ошибок первого и второго рода при поверке блоков измерения угла замкнутого состояния контактов и частоты вращения вала двигателя.

Рис. 32. Зависимости величин ошибок первого и второго рода при поверке блока измерения электрического сопротивления.

Рис. 33. Зависимости величин ошибок первого и второго рода при поверке блока измерения электрического напряжения.

Результаты расчета значений критерия (2.12) приведены в табл. 6.

Таблица 6.

№ варианта	Угол опережения зажигания	Угол замкнутого состояния	Частота вращения вала двигателя	Электрическое сопротивление	Электрическое напряжение	Q
1	1,11	1,03	1,03	1,01	1,02	1,233
2	0,68	0,60	0,60	0,82	0,86	0,173
3	0,29	0,29	0,29	1,2	1,2	0,035

Поскольку выбор средств метрологической аттестации мотор-тестера проводился в условиях отсутствия информации о доверительной вероятности и законах распределения значений погрешностей измерения параметров ДВС мотор-тестером и погрешностей измерения рабочих эталонов, то при расчете значения критерия (2.12) возникает погрешность. Оценка относительной погрешности критерия (2.12) проводится по формуле (3.18). В качестве исходных данных при оценке величины используются значения относительных погрешностей ошибок неверного заключения, вызванные отсутствием сведений о законах распределения значений контролируемых параметров и погрешностей их измерения, полученные в результате исследований в п. 3.2. Результат расчета доверительного интервала критерия (2.12) приведен в табл. 7.

Таблица 7.

№	Q	, %
1	1,233	45	0,546
2	0,173	45	0,078
3	0,035	45	0,016

Как следует из результатов расчета, приведенных в табл. 7, полученные точечные оценки критерия (2.12) могут быть непосредственно использованы при сравнении вариантов наборов средств метрологической аттестации, поскольку при относительной погрешности определения доверительные интервалы не пересекаются. По результатам выбора набора образцовых средств измерения по критерию «достоверность – стоимость – значимость - производительность» наиболее эффективным вариантом реализации системы поверки является использование специализированной поверочной установки ПП-4. Наибольшая эффективность выбранного варианта достигается за счет увеличения производительности контроля при использовании специализированной поверочной установки.