виключіть тумблер «СЕТЬ».

ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАНЬ

1. Визначте приведену похибку, варіацію і відносну варіацію вимірювання напруги відповідно до алгоритму, приведеному у Додатку 2.

2. Зробіть висновок про відповідність приладу, що повіряється, зазначеному класу точності.

3. Зробіть прогноз про відповідність приладу, що повіряється, зазначеному класу точності протягом наступних років експлуатації.

4. Оформіть звіт по роботі.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. З якою метою використовують калібратор струму і напруг програмований П321?

2. Які межі основної допустимої похибки каліброваних струмів (напруг) П321 варто прийняти для нагрузки, яка перевищує 10 % припустимої?

3. Які межі додаткової похибки каліброваних струмів (напруг) П321 варто прийняти для нагрузки, яка перевищує 10 % припустимої?

4. В яких випадках відбувається і що означає загоряння індикатора «СБРОС» ?

5. Який критерій використовують для висновку про відповідність приладу, що повіряється, зазначеному класу точності?

6. Чому збільшення кількості вимірів у кожній точці повірки приводить до підвищення точності результату виміру?

7. Які основні етапи повірки приладу й основні види робіт?

Лабораторна робота № 4 Застосування калібратора програмованого п320 для повірки вимірювальних приладів

Мета роботи. Проведення повірки вимірювального приладу за допомогою калібратора напруг програмованого П320.

Завдання:

1. Вивчити будову, операції підготовки до роботи і порядок роботи калібратора напруг програмованого П320.

2. Підключити П320 для повірки вимірювального приладу згідно схеми, зображеної на рис.1.

3. Провести повірку вимірювального приладу.

4. Оформити звіт по роботі.

ОСНОВНІ ВІДОМОСТІ

Калібратор програмований типу П320 (надалі - калібратор) являє собою прецизійне джерело каліброваних напруг і струмів з ручним і програмним керуванням і призначений для застосування в автоматизованому повірочному обладнанні, а також як самостійний прилад для повірки аналогових і цифрових приладів на постійному струмі.

У даній роботі калібратор П320 застосовується в автономному (ручному) режимі роботи і управляється перемикачами, розташованими на передній панелі.

Основні технічні характеристики калібратора П320:

1. Живлення калібратора – від мережі перемінного струму напругою (220  22 V) і частотою (50  1) Hz.

2. Потужність, споживана калібратором від мережі живлення, при номінальній напрузі мережі не перевищує 150 VA.

3. Калібратор забезпечує:

• видачу каліброваних напруг (режим КН) у діапазоні від 10 (V до 1000 V;

• видачу каліброваних струмів (режим КС) у діапазоні від 10 nА до 100 mА;

• значення каліброваних струмів і напруг відображаються на цифровому табло.

4. Калібратором можна керувати вручну перемикачами, розташованими на передній панелі, або командами, що подаються на зовнішній з´єднувач УП.

5. Відключення виходу калібратора забезпечується по команді «СБРОС», а його запуск по команді «ПУСК».

6. Межі значень основних допустимих похибок калібратора в режимах каліброваних напруг і струмів зазначені в таблиці 1.

Примітки:

1. U_k, I_k – безрозмірна величина, яка чисельно дорівнює встановленому значенню каліброваної напруги в мілівольтах на межі 100 мВ, у вольтах – на інших межах (встановленому значенню каліброваних струмів у міліамперах).

2. Межі значення основної припустимої похибки зазначені для нагрузки, що не перевищує 10 % припустимої (див. табл.3).

3. Основна допустима похибка повинна зберігатися у межах згідно табл. 1 протягом 2 годин після калібрування.

Таблиця1.

4. Межі основної допустимої похибки зазначені за умови калібрування приладу по нормальному елементу класу 0,001 і для нагрузки, що не перевищує 10%  припустимої.

5. Межа основної допустимої похибки зберігається протягом не менш 2 годин після калібрування.

6. Допускається здійснювати калібрування по менш точному нормальному елементу (або джерелу опорного напруги (ДОН)), при цьому межа основної припустимої похибки буде збільшена на величину U(I), обумовлену формулою:

U = U_нэ А, мкВ (1)

або

I = U_нэ А10^-3, мкВ (2)

де U_нэ - різниця основних похибок застосованого нормального елемента і нормального елемента класу 0,001 у мкВ; А - величина, яка чисельно дорівнює межі калібратора в вольтах або міліамперах.

7. Нестабільність вихідної напруги (струму) калібратора за 8 годин безупинної роботи без підстроювання нулів і калібрування дорівнює значенням, приведеним у табл.2.

8. Нестабільність вихідної напруги (струму) калібратора за 3 місяці без підстроювання нулів і калібрування не перевищує значень, наведених у табл. 2.

9. Для межі 100 мВ наведене значення гарантується за умови щоденного підстроювання нуля.

10. Час встановлення робочого режиму калібратора не більш 1 години.

11. Тривалість безупинної роботи калібратора без обліку часу встановлення робочого режиму в робочих умовах не менш 8 годин на добу.

Таблиця 2

12. Припустиме значення струму нагрузки в режимі КН:

• 200 мА - для напруг до 150 В;

• 50 мА - для напруг до 300 В;

• 25 мА - для напруг до 600 В;

• 15 мА - для напруг до 1000 В.

13. Припустиме значення напруги на нагрузці в режимі KT – не більше 100 В.

14. Калібратор має захисний пристрій від перевантажень. Захисний пристрій забезпечує відключення виходу калібратора при перевищенні припустимих рівнів струму (п.п.13-15) і при напрузі, що перевищує 1100 В.

15. При спрацьовуванні захисту загоряється індикатор «СБРОС».

16. При напрузі більше 175 В, включається індикатор високої напруги  .

17. Калібратор має обмежувач рівня вихідної напруги (струму).

18. Час установлення каліброваної напруги з похибкою, що не перевищує значень, зазначених у табл.1, не більше 5 с.

19. Межа додаткової допустимої похибки вихідної напруги, викликаної зміною струму нагрузки від 10 % до 100 % допустимого значення у режимі КН (п.п.13-15) дорівнює межі основної похибки на границі 100 мВ і половині межі основної похибки на інших границях каліброваних напруг.

Будова і робота калібратора П320

Спрощена структурна схема калібратора приведена на рис.1.

Джерело каліброваних напруг (ДКН) виконано за схемою компенсаційного стабілізатора з безперервним регулюванням.

Вихідна стабілізована напруга U_к надходить на вихідні клеми калібратора. Ця ж напруга (чи її частина U_R1) подається на вхід підсилювача (ППС), де вона порівнюється з опорною напругою U_оп.

Р

Рис.1. Схема електрична структурна калібратора

При достатній чутливості ППС сигнал помилки малий, і в ідеальному випадку U_к = U_оп. Отже,

, (3)

де U_к - напруга на виході калібратора; U_оп - опорна напруга; R1, R2 - опори пліч дільника.

Джерело каліброваних струмів (ДКС) може бути реалізовано у схемі рис.1 вмиканням нагрузки замість резистора R2. Тоді

, (4)

де I_к - струм нагрузки.

Схема калібратора розділена на дві основні функціональні частини: власне джерело каліброваних напруг (струмів) і схему управління.

Конструктивно ці дві частини калібратора ізольовані одна від одної і розділені захисним екраном, що дозволяє створити ізольований від корпуса калібратора вихід і підвищує завадозахищеність.

Основною і метрологічно найбільш відповідальною частиною калібратора є кероване джерело опорної напруги (ДОН). Ним забезпечується регулювання вихідної напруги або струму в межах шести десяткових розрядів (декад). Керований ДОН виконано на основі кремнієвого стабілітрона з гарантованим часовим дрейфом і напругою стабілізації (9,1  0,45) В. За допомогою масштабного підсилювача напруга стабілітрона приводиться до рівня Е_о = 11 В.

Підсилювач і стабілітрон розміщені в активному термостаті.

Для здійснення масштабного перетворення (регулювання) E_oп у калібраторі застосована широтно-імпульсна модуляція (ШІМ) опорної напруги.

Схема ШІМ являє собою усреднюючий пристрій (RС-фільтр), до входу якого за допомогою керованих ключів періодично підключається опорна напруга E_oп.

У схемі калібратора передбачені пристрої захисту приладу і споживача від перевантажень, що включають у себе:

• схему захисту при переключеннях діапазонів, перевантаженнях і аварійних ситуаціях;

• схему діапазонного обмеження вихідного параметра;

• схему обмеження рівня вихідного параметра усередині діапазону.

Калібратор відноситься до приладів настольного типу, корпус його - стандартизований, що дозволяє агрегатувати калібратор з іншими пристроями, в яких використані типові конструкції (УТК).

На передній панелі калібратора розташовані органи управління і приєднання:

• вимикач «СЕТЬ»;

• кнопкові перемикачі «СБРОС», «ПУСК»;

• декадний і діапазонний перемикач «УРОВЕНЬ ОГРАНИЧЕНИЯ»;

• перемикач діапазонів;

• вихідні клеми;

• клема захисного заземлення;

• елементи калібрування;

• органи сигналізації високої напруги , програмного управління УП;

• декадні перемикачі;

• цифрове табло.

На задній панелі розташовані:

• розетка живлення,

• запобіжник,

• колодка з’єднувача програмного управління.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ВИМІРЮВАНЬ

У

Про наявність на виході калібратора напруги, що перевищує 170‑180 В, попереджає сигнальний транспарант жовтого кольору .

Перед початком роботи перевірте заземлення приладу.

Заземлення приладу повинне бути надійним, тому що у випадку його порушення оператор піддається смертельній небезпеці.

Підготовка до роботи

Заземліть калібратор, для чого з'єднайте клему «» з контуром заземлення.

Замкніть перемичкою вхідні клеми «2», «4», «Э» і «». Перемкніть клеми «1» і «3» (див. рис.2).

Встановіть декадні перемикачі в нульове положення (провернути проти ходу годинної стрілки до упора).

Встановіть перемикач діапазонів у положення «100 мВ».

Зробіть наступні включення:

• підключіть до калібратора шнур живлення;

• включіть вилку шнура живлення в мережу;

• включіть тумблер «СЕТЬ» і прогрійте калібратор протягом 0,5 години.

Зробіть установку нульового рівня:

• підключіть до вихідних клем калібратора прилад з чутливістю не менш 3 мкВ.

• натисніть кнопку «ПУСК» і регулюванням УСТ.«0» установіть нульовий вихід калібратора.

Примітки:

1. Д

   

   Рис. 3

   опускається встановлювати нуль по приладу, що повіряється.

2. У випадку неможливості встановлення нуля необхідно регулятор УСТ.«0» (на передній панелі) поставити в середнє положення, а регулюванням УСТ.«0»,ГРУБО (під верхньою кришкою) необхідно установити нуль з точністю ± 20 мкВ. Потім перевірте можливість встановлення нуля регулятором УСТ.«0» з похибкою ± 5 мкВ.

Натисніть кнопку «СБРОС».

В

Рис. 4

При використанні калібратора в режимі КН, зробіть необхідні з'єднання виходу з нагрузкою, для чого з'єднайте потенційні «1», «2» і токові «3», «4» клеми калібратора з виводами нагрузки за схемою на рис.3. Для з'єднання однополярних клем використовуйте скручені пари ізольованих провідників.

При використанні калібратора в режимі КС необхідно:

а) відвернути клеми «2» і «4», з'єднати їх перемичкою;

б) відвернути клеми «1» і «3», зняти перемичку, не підключаючи її до клеми «Э»;

в) підключити нагрузку згідно рис.4.

Використання захисного екрана дозволяє істотно послабити вплив завад загального виду.

У більшості практичних випадків необхідно з'єднувати захисний екран (клема «Э») із клемою заземлення нагрузки, і тільки в тому випадку, коли вплив перешкод не має істотного значення, його можна з'єднати з клемою «» калібратора.

З'єднайте захисний екран (клема «Э») із клемою «» або з клемою заземлення нагрузки, згідно попередніх рекомендацій.

Порядок роботи

Для обмеження вихідної напруги, з метою запобігання перевантаженню повірочних засобів, необхідно застосовувати діапазонний перемикач «УРОВЕНЬ ОГРАНИЧЕНИЯ».

За допомогою діапазонного перемикача «УРОВЕНЬ ОГРАНИЧЕНИЯ» («1»; «10»; «100»; «1000») здійснюється обмеження вихідної напруги (струму) в залежності від встановленого діапазону.

Приклад: При обмеженні діапазону вихідної напруги від 1000 В до 10 В.

• перемикач діапазонів - у положення «1000 V»;

• діапазонний перемикач «УРОВЕНЬ ОГРАНИЧЕНИЯ» - у положенні «10».

При цьому вихідна напруга калібратора відповідає діапазону, який встановлюється діапазонним перемикачем «УРОВЕНЬ ОГРАНИЧЕНИЯ» «10», ІНДИКАЦІЯ світлового табло відповідає встановленій межі «1000 V».

1. Натисніть кнопку «ПУСК» і подайте на вхід вимірювального приладу, що повіряється, калібровану напругу від калібратора.

2. Встановіть декадними перемикачами необхідне значення напруги або струму.

3. Виберіть необхідну кількість точок повірки, для кожного з зазначених викладачем діапазонів.

4. Виконайте вимірювання відповідно до алгоритму, приведеного у Додатку 2.

5. Примітка: при загорянні індикатора «СБРОС» усуньте причину перевантаження, після чого знову натисніть кнопку «ПУСК».

6. Після закінчення роботи зробіть наступні операції:

• установіть декадні перемикачі в нульове положення;

• натисніть кнопку «СБРОС»;

• виключіть тумблер «СЕТЬ» або, при необхідності, переведіть перемикач діапазонів у потрібне положення.

При повірці на калібраторі приладів, що настроюються по нормальному елементу, варто калібрувати П320 по тому ж нормальному елементу. При цьому можна користуватися межами відносної похибки (табл.1).

ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАНЬ

Визначіть приведену похибку, варіацію і відносну варіацію вимірювання напруг відповідно до алгоритму, який наведено у Додатку 2.

Зробіть висновок про відповідність приладу, що повіряється, зазначеному класу точності.

Зробіть прогноз про відповідність приладу, що повіряється, зазначеному класу точності протягом наступних років експлуатації.

Оформіть звіт по роботі.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. З якою метою використовують калібратор напруг і струму програмований П320?

2. Які межі основної допустимої похибки каліброваних напруг (струмів) П320 варто прийняти за умови калібрування приладу для нагрузки, що перевищує 10 % припустимої?

3. Для чого і яким чином застосовують перемикач «УРОВЕНЬ ОГРАНИЧЕНИЯ»?

4. Що означає загоряння індикатора «СБРОС»?

5. Який критерій використовують для висновку про відповідність приладу, що повіряється, зазначеному класу точності?

6. Чому збільшення кількості вимірювань у кожній точці повірки призводить до підвищення точності результату вимірювання?

7. Які основні етапи повірки приладу і основні види робіт.

Лабораторна робота № 5 Ознайомлення з роботою блоку програмного управління установки вимірювальної у358

Мета роботи. Ознайомитися з роботою блоку програмного управління установки вимірювальної У358. Вивчення характеристик і протоколу обміну двоїчно-десяткового інтерфейсу 8-4-2-1.

Завдання:

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

2. Підключити блок управління до індикаторного приладу інтерфейсним кабелем.

3. Включити прилади, виставити необхідні значення каліброваних струмів і напруг відповідно до завдання.

4. Провести контроль даних на шині інтерфейсу 8-4-2-1 за допомогою індикаторного приладу.

ОСНОВНІ ВІДОМОСТІ

При програмному (дистанційному) управлінні вимірювальними приладами за допомогою двоїчно-десяткового інтерфейсу 8-4-2-1 встановлення діапазону і рівня вихідного параметра здійснюється відповідно до табл.1.

Відключення приладу забезпечується по команді «СБРОС», а його запуск - по команді «ПУСК».

Відключення виходу по команді «СБРОС» або в аварійних ситуаціях супроводжується наявністю сигналу логічної одиниці на контакті Р з’єднувача управління.

Команди здійснюються подачею сигналу логічної «1».

Усі сигнали подаються відносно загального проводу (контакт «0» з’єднувача УП).

Сигналу логічного «0» відповідає рівень напруги від мінус 0,8 В до плюс 0,4 В.

Сигналу логічної «1» відповідає рівень напруги від 2,4 В до 5,25 В.

Найменування команди в табл.1 виражається величиною встановлюваного параметра в одиницях від обраної межі каліброваних напруг (U_n) або струмів (І_n).

Блок управління (надалі іменований – БУ) забезпечує виконання наступних операцій:

• підключення до інформаційної магістралі потрібного калібратора або блоку індикації;

• розрахунок і подачу на калібратор або блок індикації керуючого коду відповідно до кінцевого значення діапазону вимірювань, числа позначок шкали, номеру позначки повірки;

• розрахунок і подачу на калібратор або блок індикації керуючого коду у відповідності із знаком і величиною поправки до показань приладу, що повіряється;

Таблиця 1

• внесення до протоколу повірки за допомогою цифродрукарського пристрою (ЦДП) номера позначки повірки, знака і величини поправки;

• відображення на світловому табло введеної числової інформації і результату повірки;

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

• автоматичне переключення номера позначки повірки.

БУ дозволяє виконувати зазначені операції в ручному і автоматичному режимах.

БУ являє собою логіко-арифметичний пристрій. Основою схеми блоку управління є арифметичний процесор типу A2I, що виконує логічні і арифметичні операції.

Інформація в арифметичний процесор надходить від блоку клавіатури, важільних і кнопкових перемикачів через шифратори і пристрій введення. Інформація про клас точності приладу, що повіряється, вводиться в процесор за допомогою кнопкового перемикача, через шифратор поправки і класу пристроїв введення.

Процесор відправляє результат обчислень у регістр результату, що забезпечує подачу стаціонарних сигналів у двоїчно-десятковому коді на з’єднувач програмного управління відповідного калібратора або блоку індикації до надходження нової інформації. Крім того, процесор керує індикацією і ЦДП.

БУ формує керуючі коди і подає їх на з’єднувач програмного управління калібраторів або на блок індикації.

Вбудоване в блок управління ЦДП друкує:

• кінцеве значення діапазону вимірювань приладу, що повіряється, наприклад, 10 V у вигляді: «100000» - величина, «555000» - одиниця виміру, вольт.

• Коди одиниць вимірювання: 111 - ампер, 222 - міліампер, 333 ‑ мікроампер, 444 - наноампер, 555 – вальт, 666 – мілівольт, 777 – мікровольт.

• результат повірки у вигляді:

«-0,500» - похибка, яка дорівнює половині допустимого значення;

«100,000» - номер позначки повірки 100;

«0,100» - поправка +0,1 поділки шкали приладу.

Червоний колір друку означає, що похибка дорівнює межі припустимого значення або перевищує її.

На ЦДП також можна віддрукувати індекс повірника (умовний) з будь-якого набору чисел від 1 до 9, номер і рік виготовлення приладу, що повіряється.

ЦДП друкує протокол повірки в наступному вигляді:

«125» - індекс повірника;

«6044» - номер приладу, що повіряється;

«1982» - рік виготовлення приладу.

Порядок ручного друку наступний.

Натискається клавіша «НУ».

На блоці клавіатури набирається послідовно ряд чисел, наприклад, рік виготовлення приладу «1982», натискається кнопка « ». ЦДП надрукує «1982».

УВАГА! Забороняється введення межі вимірювання приладу, що повіряється, з 0,... Наприклад, введіть 500 мА, а не 0,5 А.

ПІДГОТОВКА ДО РОБОТИ

Приєднайте з’єднувач інтерфейсного кабеля до БУ і блоку індикації.

Встановіть органи управління у вихідний стан:

• кнопка «СЕТЬ» - не натиснута;

• кнопка «ПРОТОКОЛ» - не натиснутий;

• перемикач «АВТ.РУЧ» - у положенні «РУЧ»;

• кнопка «Отладка 1» - не натиснута;

• кнопка «ПОВЕРЯЕМАЯ ОТМЕТКА, ПОПРАВКА» - у нульовому положенні.

Ввімкніть блок управління і блок індикації тумблерами «СЕТЬ».

Прогрійте прилади протягом 0,5 години.

ПОРЯДОК РОБОТИ

Проведення робіт у ручному режимі здійснюється у наступній послідовності.

Натисніть кнопку перемикача «КЛАСС ТОЧНОСТИ» на блоці управління, що відповідає заданому класу точності.

Натисніть кнопку «НУ».

Натисніть кнопку «ПРОТОКОЛ».

Наберіть на клавіатурі індекс повірника, натисніть кнопку « ».

Наберіть на клавіатурі номер приладу, що перевіряється, натисніть кнопку « » (нулі перед першою значущою цифрою не набираються).

Наберіть рік виготовлення приладу, натисніть кнопку « ».

Натисніть кнопку «ПИ».

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

Встановіть перемикачами «ПОВЕРЯЕМАЯ ОТМЕТКА», потрібну поділку шкали (із зазначеного викладачем ряду). Контролюйте на блоці індикації збіг установленого значення напруги (струму) із значенням, що подається на шину двоїчно-десяткового інтерфейсу.

Натисніть кнопку «Р.ПЕЧАТЬ». ЦДП віддрукує результат повірки.

Повторіть дії для всіх зазначених викладачем позначок повірки.

Проведення робіт в автоматичному режимі здійснюється у наступній послідовності.

Натисніть кнопку перемикача «КЛАСС ТОЧНОСТИ» відповідно до необхідного класу точності.

Натисніть кнопку перемикача «ЧИСЛО ШАГОВ НА ШКА­ЛУ», відповідно до числа поділок шкали приладу, що повіряються.

Натисніть кнопку перемикача «ЧИСЛО ДЕЛЕНИЙ В ША­ГЕ». Число поділок у кроці визначається по формулі

,

де N – число поділок на шкалі приладу; m_ш – число кроків на шкалу.

Натисніть кнопку «ПРОТОКОЛ».

Натисніть кнопку «ПИ».

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

Натисніть кнопки «АВТ.РУЧ», «СБРОС» і «ПУСК», після чого на шину двоїчно-десяткового інтерфейсу автоматично подаються коди каліброваних значень струму (напруги) відповідно до заданої програми. На цифровому табло «ПОВЕРЯЕМАЯ ОТМЕТКА», відображається номер поділки повірки, а на блоці індикації значення, передане по шині інтерфейсу.

ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАНЬ

1. Для визначених викладачем позначок повірки, проведіть видачу кодів на шину інтерфейсу в ручному й автоматичному режимі.

2. Контролюйте правильність встановлюваних позначок по блоку індикації.

3. Підберіть оптимальну частоту проходження позначок в автоматичному режимі за допомогою регулятора “ЧАСТОТА”.

4. Одержіть протоколи, виконані на ЦДП.

5. Визначте сигнали на шині двоїчно-десяткового інтерфейсу 8-4-2-1 для індикації показань, визначених викладачем.

6. Оформіть звіт по роботі.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Як працює шина двоїчно-десяткового інтерфейсу?

2. Які основні групи сигналів представлені в інтерфейсі 8-4-2-1?

3. Яке призначення блоку управління і блоку індикації?

4. Які основні операції дозволяє виконувати блок управління в автоматичному і ручному режимах роботи?

5. Які відмінності роботи в цих режимах?

6. Чому індикація на блоці управління не завжди збігається з показаннями блоку індикації?

7. Як регулюється швидкість проходження поділок повірки, при автоматичному режимі роботи? Яке її найбільше і найменше значення?

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 A до 100 A, із вхідним опором не більш 10⁴  від калібратора П320 з використанням вбудованого в У358 додаткового опору, рівного 1 М;

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

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 A_i, яка дорівнює абсолютній похибці приладу на поділці повірки.

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

A_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; . - 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 + Ai = (i + n)С з урахуванням знака поправки «n» і через регістр результату подає код Ai + Ai на відповідний калібратор.

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

(5)

При цьому на табло «ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ» з’являється значення _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_A 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_A, (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_A - опір повіряємого мікроамперметра, який набирається декадами додаткового опору блоку комутації, визначається по формулі:

R_A = 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. Установіть перемикач «РОД РОБОТЫ» на блоці комутації в положення «А,V».

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

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

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

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

   6. Натисніть кнопку «НУ».

   7. Натисніть кнопку «ПРОТОКОЛ».

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

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

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

   11. Натисніть кнопку «ПИ».

   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».

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

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

   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.

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

   2. Установіть перемикач «ПОЛЯРНОСТЬ V, А» в середнє положення.

   3. Підключіть прилад до клем «V».

   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.

5. Установіть перемикач «ПОЛЯРНОСТЬ V, А» у відповідне положення.

6. Виконайте операції п.п.1.13 - 1.15.

1. Повірка мікроамперметрів в інтервалі кінцевих значень діапазонів вимірювань від 0,1 А до 100 А.

   1. Установіть перемикач «РОД РОБОТЫ» в положення «А, mV».

   2. Установіть перемикач «ПОЛЯРНОСТЬ V, А» в середнє положення.

   3. Підключіть прилад, що повіряється, до клем «А»

   4. За допомогою перемикачів «R А» наберіть значення, яке дорівнює значенню або найближче до значення опору мікроамперметра.

   5. Виконайте операції пп.1.5 - 1.12.

   6. Установіть перемикач «ПОЛЯРНОСТЬ V, А» у відповідне положення.

   7. Виконайте операції п.п.1.13 - 1.15.

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

   1. Установіть перемикач «РОД РОБОТЫ» в положення «А, mV».

   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.

   3. Підключіть прилад до клем «mV».

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

   5. Виконайте операції пп.1.11 -1.14.

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

   7. Повторіть операції п.п.1.11 - 1.14.

   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.

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

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

   3. Установіть перемикачі «ПОЛЯРНОСТЬ А», у положення «I», а «ПОЛЯРНОСТЬ V, А» - у середнє положення.

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

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

      1. Натисніть кнопку «ПУСК» на калібраторі П320.

      2. Установіть перемикач «ПОЛЯРНОСТЬ V, А» у положення «I».

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

   7. Виконайте операції п.п.1.5 - 1.12.

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

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

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

6. Повірка приладів в автоматичному режимі.

   1. Підключіть прилад, до відповідних клем блоку комутації.

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

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

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

   5. Натисніть кнопку «ПРОТОКОЛ».

   6. Натисніть кнопку «ПИ».

   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.

   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.

   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  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 А до 100 А.

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?

Лабораторна робота № 8 Програмування і управління електронно-рахунковим частотоміром ф5311 за допомогою каналу загального користування

Мета роботи. Ознайомлення з апаратними і програмними засобами, застосовуваними для управління електронно-рахунковим частотоміром Ф5311 за допомогою каналу загального користування (КЗК), General Purpose Interfase Bus (GPIB), надбання практичних навичок програмування і управління приладами в системах з КЗК.

Завдання:

1. Вивчити побудову і правила роботи з електронно-рахунковим частотоміром Ф5311.

2. Вивчити алгоритм управління приладом через канал загального користування (КЗК).

3. Підключити устаткування автоматизованого робочого місця контролю частоти у відповідності зі схемою, приведеною на рис.1.

4. Запустити програмне забезпечення і провести вимірювання частоти.

5. Вивести на друк графік залежності частоти від часу.

ОСНОВНІ ВІДОМОСТІ

Частотомір електронно-рахунковий Ф5311 (надалі - частотомір) призначений для вимірювання:

• частоти, періоду і числа електричних коливань;

• тривалості імпульсів і інтервалів часу;

• фазового зсуву і співвідношення частот.

Крім того, частотомір може бути використаний як генератор сигналів опорних частот і помножувач періоду зовнішніх сигналів.

Частотомір може працювати в автономному режимі або в складі систем через інтерфейс КЗК. Частотомір має три режими управління циклами вимірювання: ручний, автоматичний і зовнішні сигнали управління. При автоматичному режимі управління час індикації результатів вимірювання встановлюється плавно в діапазоні 0,5  5 с.

Параметри зовнішніх сигналів управління; одиночні імпульси позитивної полярності, амплітуда від 2,00 В до 5,25 В, тривалість 1 мс ‑ 10 мс, тривалість фронту не більш 1 мс.

Результат вимірювання відображається на цифровому індикаторі результату (ЦІР), рівні запуску формувачів - на цифрових індикаторах рівнів (ІР), індикація режимів роботи (Р) здійснюється відповідними світлодіодами в рядку О, індикація параметрів формувачів по входах А, В, С світлодіодами в рядках 1, 2, 3, а індикація констант - світлодіодами в рядку 4.

Параметри формувачів по входах А, В, С, можна установити тільки по входах, зв'язаних з відповідними режимами роботи, про що свідчить світіння діодів у цих рядках.

Коди частотоміра в режимі статистичної обробки наведено в таблиці 1.

Таблиця 1

При управлінні роботою частотоміра в системі інтерфейсу КЗК використовуються коди, що наведені в таблиці 2.

Таблиця 2

Для управління приладами і проведення вимірювання в системі інтерфейсу КЗК необхідно скласти керуючу програму з набору стандартних програм.

При складанні керуючої програми виконавець використовує систему меню, що підключають підпрограми відповідно до заздалегідь складеного алгоритму програмування КЗК.

Управління вольтметром (частотоміром, калібратором) засновано на принципі передачі до вольтметра (частотоміра, калібратора) із системи інтерфейса через КЗК кодів команд, аналогічних ручному управлінню. Встановлення вольтметра (частотоміра, калібратора) на прийом інформації здійснюється установленням шостого біта ШД в активний стан.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ВИМІРЮВАНЬ

Для проведення роботи з програмування частотоміра в системі інтерфейсу КЗК з'єднати прилади у відповідності зі схемою рис 1.

1

Рис.1.

2. Запустити на виконання програму КОР_МАIN.ЕХЕ.

3. За допомогою системи меню створити програму для управління роботою частотоміра.

Структура програми для програмування частотоміра має вигляд:

1. Введення адреси частотоміра.

2. Встановлення контролера в режим джерела.

3. Передача в КЗК команди встановлення частотоміра на прийом.

4. Передача в КЗК даних.

5. Передача команди «Запуск устройства».

6. Передача в КЗК команди установлення частотоміра на передачу.

7. Установлення контролера в режим приймача.

8. Прийом даних з частотоміра.

9. Установлення контролера в режим джерела.

4. Виміряти частоти, що задаються за допомогою генератора імпульсів Г5‑54.

5. Виміряти період проходження імпульсів.

6. Виміряти тривалість імпульсу (у каналі В).

7. Виміряти тривалість імпульсу, який усереднюється по передньому і задньому фронту (у каналі В).

8 Установити частоту 20 кГц і зробити статистичну обробку сигналу за допомогою частотоміра Ф5311.

ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАНЬ

Визначити:

1. Математичне очікування при обсязі вибірки N = 50, дисперсію СКВ.

2. Мінімальне і максимальне значення.

Переклад значень функціональних меню приведений у таблиці 8.

Таблиця 8. Переклад значень функціональних меню

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Що таке інтерфейс? Класифікація інтерфейсів по основних характеристиках.

2. Призначення інтерфейсу КЗК.

3. Основні технічні характеристики КЗК.

4. Структура інтерфейсу КЗК.

5. Структура шини КЗК.

6. Логічні сигнали шини.

7. Шини управління і синхронізації.

8. Протокол сигналів квитирования зв'язку по шині КЗК.

9. Організація передачі команд.

10. Команди шини КЗК.

11. Універсальні команди КЗК.

12. Команди КЗК, які адресуються.

13. Спрощений алгоритм взаємодії КЗК із приладами.

Рекомендована література

1. Науман Г., Майлинг В., Щербина А. Стандартные интерфейсы для измерительной техники, М.: Мир, 1982.

2. ГОСТ 26.003-80 «Система интерфейса для измерительных ус­тройств с байт-последовательным, бит-параллельным обменом ин­формацией. Требования к совместимости».

3. Установка измерительная У358, Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

Додаток а. Методика обробки експериментальних даних

1. Методи обробки експериментальних даних.

Вихідними даними для визначення метрологічних характеристик є результати спостережень у кожній досліджуваній точці діапазону вимірювань у реальних умовах експлуатації.

Результати спостережень, отримані при експериментальних дослідженнях, представляють у вигляді протоколу.

Результатами обробки експериментальних даних є:

• метрологічні характеристики за ГОСТ 8.009-84 у вигляді: математичного чекання _0S і середнього квадратичного відхилення (СКВ) випадкової складової похибки ;

• нижня і верхня границі (_0H, _0B) інтервалу, у якому з імовірністю р знаходиться основна похибка;

• середнє арифметичне виправлених результатів спостережень і середнє квадратичне відхилення (СКВ) результату вимірювання [ ] за ГОСТ 8.207-76 і МІ-1317.

2. Алгоритм обробки експериментальних даних.

Результати експериментальних досліджень у кожній j-й точці діапазону вимірювань перевіряють на наявність грубих помилок у такий спосіб:

1. Визначають середнє арифметичне значення результатів спостережень по формулі:

, (1)

де x_jn - значення вимірюваної величини в j-й досліджуваній точці діапазону вимірювань в одиницях вимірюваної величини; N - кількість спостережень.

2. Визначають модуль відхилення кожного результату спостережень від середнього арифметичного значення по формулі:

(2)

3. Отримані значення x_jn ранжують, записують у ряд зростаючих значень: x_j1  x_j2  …  x_jN...

4. Визначають середнє квадратичне відхилення (S) результатів спостережень по формулі

(3)

5. Визначають відношення

(4)

де - максимальне відхилення від середнього арифметичного n‑го спостереження в j-й досліджуваній точці діапазону вимірювань.

6. Проводять порівняння обчислених значень U_j із значенням h (по таблиці 1 СТ СЕВ 545-77) для встановленої кількості спостережень і прийнятої довірчої імовірності.

7. Якщо U_j > h, то цей результат спостережень виключають з розглянутої сукупності результатів спостережень і заміняють його середнім арифметичним значенням.

Відкореговані результати експериментальних досліджень у кожній j-й точці діапазону перевіряють на відповідність дослідного розподілу з теоретичним (передбачуваним) у такий спосіб:

1. Формують гіпотезу, за якою теоретичний розподіл приймають нормальним.

2. Вибирають як критерій перевірки составний критерій (бо кількість спостережень 15 < N < 50).

3. Вибирають рівень значимості g1 = 0,1, при якому необхідно провести перевірку і для якого встановлюють відповідну критичну область критерію перевірки.

4. Розраховують зміщену оцінку середнього квадратичного відхилення (S*) результатів спостережень по формулі

, (5)

де - відкореговані значення вимірюваної величини в j-й точці діапазону вимірювань в одиницях вимірюваної величини; - середнє арифметичне значення відкоректованих результатів спостережень у j-й точці діапазону вимірювань в одиницях вимірюваної величини.

5. Визначають перший самостійний критерій перевірки (d) по формулі:

(6)

6. Визначають нижній [d(l-q/2)] і верхній [d(q/2)] квантилі розподілу критерію перевірки (статистики d) по таблиці розподілу для обраного рівня значимості q = 0,05, які відповідно дорівнюють d(l-q 1/2) = 0,7304 і d(q 1/2) = 0,8768.

7. Порівнюють розрахункове значення критерію d по формулі (6) із квантилями розподілу d(l-ql/2) і d(ql/2).

8. Якщо дотримується нерівність вигляду d(l-dl/2)  d  d(ql/2), то немає підстав відкинути сформовану гіпотезу про нормальність теоретичного розподілу.

9. Для перевірки країв розподілу визначають модуль відхилення кожного відкоректованого значення вимірюваної величини від середнього арифметичного значення відкоректованих результатів спостережень по формулі

(7)

10. Вибирають рівень значимості q2 = 0,05.

11. Визначають значення імовірності р для заданої кількості спостережень N і рівня значимості q2, що дорівнює р = 0,98 для N = 20 і q2 = 0,05.

12. Визначають квантиль нормованої функції Лапласа, який відповідає імовірності р по таблиці Zq2(p/2) = 2,4.

13. Розраховують величину  по формулі  = Z(p/2)S*.

14. Розраховують кількість різниць , при яких дотримується наступна нерівність k > .

15. Проводять порівняння розрахованого значення k із значенням m = 1.

16. Якщо k < m, то немає підстав відкидати гіпотезу про нормальність теоретичного розподілу, при цьому сформульована гіпотеза приймається з результуючим рівнем значимості q, який визначається з виразу q = ql+q2 = 0,1 + 0,05 = 0,15.

Обробку відкоректованих результатів спостережень проводять у два етапи.

1. На першому етапі в кожній j-й точці діапазону роблять:

• оцінку систематичної складової похибки ;

• оцінку СКВ випадкової складової похибки .

2. Оцінку систематичної складової похибки в j-й точці діапазону вимірювань роблять по формулі

, (8)

де - відкоректовані значення вимірюваної величини в j-й точці діапазону вимірювань в одиницях вимірюваної величини; x_gj - дійсне (розрахункове) значення вимірюваної величини в j-й досліджуваній точці діапазону вимірювань в одиницях вимірюваної величини.

3. Величину - визначають по формулі:

(9)

де - відкоректовані значення вимірюваної величини в j-й точці діапазону вимірювань в одиницях вимірюваної величини.

4. Оцінку дисперсії випадкової складової похибки здійснюють по формулі:

(10)

5. Оцінку СКВ випадкової складової похибки в j-й досліджуваній точці діапазону вимірювань здійснюють по формулі

(11)

6. На другому етапі в кожної j-й досліджуваній точці діапазону вимірів визначають границі інтервалу, у якому з довірчою імовірністю р знаходиться похибка ЗВ по формулі

(12)

де t_p - квантиль Стьюдента при заданій довірчій імовірності р і кількості спостережень N визначають за ГОСТ 2.207-76.

7. Результати обробки відкорегованих результатів спостережень по кожної j-й точці діапазону вимірювань зводять у таблицю 1.

Як оцінку _0Н і _0В у всьому діапазоні вимірювань приймають мінімальне і максимальне значення з отриманих значень у всіх досліджуваних точках:

(13)

Таблиця 1

Обробку відкорегованих результатів спостережень, отриманих при визначенні метрологічних характеристик, призначених для оцінки технічного рівня PВ проводять поетапно.

1. На першому етапі в кожній j-й точці діапазону роблять:

• оцінку математичного очікування ;

• оцінку СКВ результатів спостережень .

2. Оцінку математичного очікування в j-й точці діапазону вимірювань здійснюють по формулі

(14)

де - відкоректовані значення вимірюваної величини в j-й точці діапазону вимірювань в одиницях вимірюваної величини; - середнє арифметичне значення відкоректованих результатів спостережень у j-й точці діапазону вимірювань в одиницях вимірюваної величини.

3. Оцінку дисперсії результату вимірювання здійснюють по формулі

(15)

4. Оцінку СКВ результату вимірювання, котра використовується як характеристика випадкової складової похибки в j-й досліджуваній точці діапазону вимірювань, здійснюють по формулі

(16)

5. На другому етапі в кожній j-й досліджуваній точці діапазону вимірювань визначають границі  не виключеної систематичної складової похибки результату вимірювання по формулі:

(17)

де  - похибка використовуваного засобу вимірювань.

6. Границі інтервалу невиключеної систематичної складової похибки результату вимірювання визначаються з імовірністю р = 1 і дорівнюють

_Sl = -  і _Sh =  або _Sl = _Sh = , (18)

де _Sl і _Sh - нижня і верхня границі відповідно.

7. Визначають характеристику невиключеної систематичної похибки (НСП), приписавши НСП рівномірний закон розподілу по формулі

(19)

8. Визначають сумарне середнє квадратичне відхилення похибки вимірювання по формулі

(20)

9. Результати обробки відкоректованих результатів спостережень по кожної j-й точці діапазону вимірювань зводять у таблицю 2.

Таблиця 2.

Записують результат вимірювань у вигляді: ; = (число).

Додаток б. Повірка вимірювального приладу методом звірки (метод зразкового засобу вимірювання)

Існують два методи повірки: метод зразкового ЗВ і метод зразкової міри (сигналу). В інженерній практиці ці методи часто називають методами звірки і повірки по реперних точках.

Для використання методу звірки необхідно мати зразковий ЗВ, похибка якого повинна бути як мінімум у три рази меншою, ніж похибка приладу, що повіряється. Крім того, необхідне повірочне устаткування, котре дозволяє плавно змінювати вимірювану величину в межах шкали ЗВ, який повіряється і навіть більше верхньої межі шкали на 5...10 %.

Обидва ЗВ: той, що повіряється і зразковий підключають до повірочного устаткування таким чином, щоб вони показували однакову величину. Так, якщо повіряють амперметр, то амперметр, що повіряється, і зразковий амперметр включають послідовно. Якщо перевіряють вольтметр, то вольтметр, що повіряється, і зразковий вольтметр включають паралельно. Ватметри з'єднують за більш складною схемою: так, щоб вони показували однакову потужність. До включення устаткування необхідно встановити обидва ЗВ на нульові позначки за допомогою юстуючих пристосувань. Після цього починають збільшувати вимірювану величину, зупиняючи це збільшення в точках, де порівнюють показання ЗВ, що повіряється, і зразкового ЗВ. Не існує точно встановлених правил щодо кількості точок, які перевіряються. Для аналогових приладів зі шкалою рекомендується повірка на всіх оцифрованих позначках шкали, у цифрових приладах число точок повірки залежить від принципу вимірювання. Так цифровий вольтметр із подвійним інтегруванням досить повірити в двох точках, а цифровий компенсаційний вольтметр треба повіряти на всіх точках, що визначають вагові коефіцієнти коду вихідного сигналу.

Під час повірки, як правило, проходять шкалу двічі: спочатку збільшуючи, а потім зменшуючи вимірювану величину. Задля можливості визначення не тільки похибки, але й варіації ЗВ, не можна допускати «проскакування» вимірюваної величини через точки повірки. Якщо це відбулося, необхідно повернутися назад і знову підходити до повіряємої точки з необхідного напрямку.

Вимірювану величину встановлюють на позначках шкали, коли стрілка або інший покажчик приладу, що повіряється, встановлюється точно на оцифрованих позначках шкали. Безумовно, що при цьому величина, вимірювана по зразковому приладу, не буде мати «круглі» значення, але по більш дрібних розподілах зразкового приладу можна більш точно відрахувати значення похибки.

Після досягнення верхньої межі шкали, вимірювану величину збільшують ще на 5...10% і витримують якийсь час у «зашкаленому» стані ЗВ, який повіряється, для того, щоб перевірити його перевантажувальну здатність. Така перевірка особливо важлива, наприклад, для манометрів, у яких пружний елемент дуже чутливий до перевантажень (матеріал пружного елемента може вийти за межі пружних деформацій і манометр починає давати показання з додатковою адитивною похибкою, що до того ж згодом мимоволі зменшується, якщо зникає втома матеріалу пружного елемента). Така втома саме і визначається деяким перевантаженням ЗВ, звичайно розмір і час перевантаження вказуються в інструкції з повірки даного типу приладів.

Таблиця 1. Результати повірки амперметра

У табл.1 наведено результати повірки амперметра класу точності 1,0 методом звірки його показань з показаннями зразкового приладу класу-точності 0,2 (останній дає можливість відраховувати дійсні значення вимірюваної величини з похибкою не більш 0,2 % від верхньої межі шкали 5 А, тобто 0,01 А). Як можна бачити з табл.1, на приладі, що повіряється, по черзі встановлюють «круглі» значення струму І_п = 0; 1; 2; 3; 4 і 5 А спочатку поступово збільшуючи його і потім (після невеликого перевантаження, значення і тривалість якого зазначені в інструкції з повірки амперметрів даного типу) - зменшуючи від 5 А до нуля. По шкалі зразкового приладу (з похибкою ± 0,01 А) відраховують дійсні значення струму І₀. Стрілками показані режими збільшення і зменшення струму. Абсолютні похибки визначають, віднімаючи значення показань зразкового приладу від показань приладу, що повіряється. Значення приведеної похибки в %, віднесені до верхньої межі шкали І= 5 А, визначають, поділивши значення абсолютної похибки на діапазон вимірювань. Абсолютне значення варіації визначають, віднявши показники зразкового приладу, отримані при збільшенні струму, від його показників при зменшенні струму і таких же показань приладу, що повіряється. І, нарешті, приведене значення варіації у % одержують, розділивши абсолютні значення варіації на діапазон вимірювань І_н.

З результатів повірки, наведених у табл.1, можна зробити висновок, що амперметр, який повіряється, ще відповідає класу точності 1,0, тому що його приведена похибка ніде не перевищила значення 1 %.

Хоча значення варіації досягає 2 %, але варто пам'ятати, що допустима похибка приладу класу точності 1,0 не повинна перевищувати ± 1 %, що дотримується в даному випадку.

Додаток в. Зразок оформлення титульного листа звіту

МІНІСТЕРСТВО ВИЩОЇ ОСВІТИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГІЙ І ДИЗАЙНУ

Кафедра метрології, стандартизації і сертифікації

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №____

                                                                                                     _______                     

(назва роботи)

За курсом: «ІНФОРМАЦІЙНІ ВИМІРЮВАЛЬНІ СИСТЕМИ»

Виконав: студент гр. ________________

________________________________________________

(дата, підпис, П.І.Б. студента)

Оцінка за виконання роботи________________________________________

(дата, підпис, посада, П.І.Б. викладача)

Київ, КНУТД

2003

Навчально-методичне видання

ІВАНЧЕНКО Олександр Васильович

ДОЛГОВ Микола Анатолійович

Інформаційні вимірювальні системи

П Р А К Т И К У М

для студентів спеціальностей 7.091302 і 8.091302 – Метрологія і вимірювальна техніка

Частина І

Редактор В.В. Ткаченко

Коректор Н.П. Руденко

Підписано до друку _____________ Формат 60х84 1/16. Папір офісний.

Друк цифровий. Умовн. др. арк. _______ Умовн. фарбо-відб. ______

Облік.-вид. арк.______. Вид. № ______.Тираж______. Зам. _______. Ціна ______грн.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Дільниця оперативної поліграфії при КНУТД

01601, Мсп, Київ-11, вул. Немировича-Данченка, 2

Свідоцтво про внесення до Державного реєстру ДК №993 від 24,07,02р.