3. Поверка средств измерений и определение основных метрологических характеристик

Поверка относится к форме метрологического надзора за средствами измерений и заключается в определении их метрологических характеристик с целью поддержания средств измерений в постоянной готовности к измерениям.

Поверку можно рассматривать как типичную операцию контроля, в результате которой делается вывод о годности для работы конкретного экземпляра средства измерений. Между испытаниями и поверкой существует отличие: целью испытаний является оценка свойств всей совокупности средств измерений, а целью поверки – оценка свойств конкретного средства измерений.

В соответствии с существующими стандартами различают поверку первичную, периодическую, внеочередную, инспекционную и экспертную.

Первичная поверка производится при выпуске средства измерений из производства или ремонта, а периодическая – при эксплуатации или хранении средства измерений через определенные промежутки времени. Эти промежутки времени – межповерочные интервалы – должны устанавливаться с расчетом обеспечения метрологической исправности средства измерений в период между поверками.

Внеочередная поверка производится до наступления срока очередной периодической поверки в случае необходимости получения подтверждения об исправности средства измерений; при вводе в эксплуатацию зарубежного средства измерений; при контроле результатов периодической поверки; при постановке средства измерений в качестве комплектующего изделия после истечения половины гарантийного срока его годности; при повреждении поверительного клейма или утрате документов о поверке; после транспортировки средства измерений.

Инспекционная поверка осуществляется при метрологической экспертизе средства измерений, проводимой по заявкам органов милиции, следовательных органов и органов государственного арбитража.

Для определения основных метрологических характеристик в настоящее время наибольшее применение нашли следующие методы поверки средств измерений : сличения, компенсации, компарирования и калибраторов.

Наиболее простым и распространенным методом поверки, не требующим сложного оборудования и высокой квалификации поверителя, является метод сличения, в котором погрешность в точке поверки определяется как разность показаний поверяемого и образцового средств измерений. В качестве образцовых средств измерений обычно выбирают средство измерений, по системе аналогичное поверяемому средству измерений, а по точности превосходящее его в 3…10 раз.

Компенсационный метод основан на принципе компенсации измеряемой величины известной величиной и осуществляется, как правило, с помощью компенсаторов постоянного или переменного тока.

Метод компарирования применяется для поверки средств измерений высокой точности на переменном токе промышленной и радиочастоты путем сравнения на компараторе переменного тока с постоянным. Компараторы бывают разновременного и одновременного сравнения. Основным элементом компаратора является преобразователь, одинаково реагирующий как на переменный сигнал, так и на постоянный, в качестве которого могут применяться электродинамические измерительные механизмы, термоэлектрические, выпрямительные и другие преобразователи.

В поверочных установках, как правило, используются компараторы разновременного сравнения, т.е. на вход компаратора вначале подается переменный сигнал и запоминается соответствующее ему значение выходной величины компаратора, а затем через переключатель подается постоянный сигнал, величину которого регулируют до тех пор, пока выходная величина компаратора не будет равна установке. Величину постоянного сигнала измеряют с высокой точностью компенсатором постоянного тока, по показателям которого и судят о значении переменного сигнала. Погрешность измерения в этом случае состоит из погрешности измерения постоянного тока и погрешности компарирования. Промышленностью выпускаются установки, значение погрешности и измерения переменного тока которых не более 0,2…0,1% на частотах до 20000 Гц.

Метод калибраторов. В поверительных установках, использующих этод метод поверки, в качестве источника сигналов применяются дискретные источники калибровочных сигналов. Для них характерна несколько меньшая точность поверки, обусловленная погрешностью считывания по шкале поверяемого прибора. Поэтому для улучшения точности поверки в некоторых калибраторах наряду с дискретным изменением сигнала обеспечивается возможность плавной регулировки его с целью совмещения указателя поверяемого прибора с оцифрованной отметкой шкалы. Однако в этом случае усложняется процесс считывания значений измеряемой величины. Точность установления выходного сигнала в существующих калибраторах обычно не превышает 0,01…0,05% предела измерений поверяемого прибора.

Поверка средств измерений осуществляется с помощью поверочных схем. Поверочная схема – это документ, регламентирующий средства, методы и точность передачи размера единицы физической величины от государственного эталона или исходного образцового средства измерений.

Различают государственные, ведомственные и локальные поверочные схемы.

Государственная поверочная схема распространяется на все средства измерений данной физической величины, применяемые в стране; ведомственная – на средства измерений, подлежащие поверке внутри ведомств; локальная – на средства измерений, подлежащие поверке на данном предприятии.

Поверочные схемы оформляют в виде чертежа, на котором указывают наименование средств измерений и методов поверки, номинальные значения или диапазоны значений физических величин, средств измерений и методов поверки.

Методы поверки средств измерений должны соответствовать одному из общих методов поверки : сличения, компенсации, компарирования, калибраторов.

Как известно, в результате поверки должно быть принято решение о пригодности или непригодности средства измерений для дальнейшей эксплуатации. При этом неточность определения метрологических характеристик, обусловленная в основном погрешностями образцовых средств измерений, приводит к ошибкам, в результате которых часть неисправных, т.е., недостаточно точных, средств измерений признается годной для дальнейшего использования (брак поверки первого рода) а часть, в действительности годная, признается негодной (брак поверки второго рода).

Так, например, для поверки рабочего или технического вольтметра с помощью образцового прибора по методу сличения поверочная схема имеет вид (рис.3.1.), которая состоит из

Рис. 3.1. Схема поверки вольтметра регулируемого источника напряжения U с помощью переменного резистора R , технического вольтметра Vт и образцового вольтметра V_o, класс точности которого на порядок выше класса точности технического вольтметра.

Варианты заданий приведенны в табл. 3.1.

Для поверки технического амперметра с помощью образцового поверочная схема имеет вид (рис.3.2.), в которую входит поверяемый амперметр А_т, резистор и источник тока.

Рис. 3.2. Схема поверки амперметра

Варианты заданий для повкрки амперметра приведены в табл.3.2.

ЗАДАНИЕ № 3а

По заданным параметрам образцового и технического средств измерений (вольтметра) определить погрешности измерения, класс точности, чувствительность и показания технического прибора (вольтметра).

Таблтца 3.1.

№№ пп. варианта	Параметры образц. вольтметра Vо			Параметры технич. вольтметра Vт				Определить
	Предел измерен.Uo,B	Шкала,о,дел	Показания прибора u, дел	Предел измер.Uт,В	Шкала,о,дел	Абсолютная погрешность В	Привед. отн.погр.т,%	Абсолютная погрешность В	Относительная погрешность %	Показ.приб. В	Класс точности	Чувствительность
1	100	200	50	100	200	-0,5	-	-	+	+	+	+
2	100	100	20	100	100	-	1,2	+	+	+	+	+
3	150	150	35	150	300	-1,0	-	-	+	+	+	+
4	150	300	40	150	150	-	1,5	+	+	+	+	+
5	200	100	23	150	75	_	2,1	+	+	+	+	+
6	200	200	110	150	50	_	2,2	+	+	+	+	+
7	250	250	50	200	200	-1,5	_	_	+	+	+	+
8	250	500	70	250	125	_	1,4	+	+	+	+	+
9	300	150	40	150	300	1,4	_	_	+	+	+	+
10	300	300	80	200	200	_	2,4	+	+	+	+	+
11	400	200	65	300	150	0,25	_	_	+	+	+	+
12	400	400	90	400	200	_	3,5	+	+	+	+	+
13	500	250	50	200	100	0,4	_	_	+	+	+	+
14	500	500	75	400	200	_	2,6	+	+	+	+	+
15	500	200	40	300	150	0,7	_	_	+	+	+	+
16	500	100	31	300	75	_	1,3	+	+	+	+	+
17	500	250	50	250	100	2,1	_	_	+	+	+	+
18	150	300	52	150	150	-1,5	_	_	+	+	+	+
19	100	200	50	100	200	_	0,1	+	+	+	+	+
20	100	100	25	100	100	-0,35	_	_	+	+	+	+
21	200	200	75	200	100	_	0,08	+	+	+	+	+
22	500	250	60	300	100	-1,9	_	_	+	+	+	+
23	50	50	20	50	100	_	0,15	+	+	+	+	+
24	75	150	9,5	75	75	-0,45	_	_	+	+	+	+
25	150	200	20	100	200	_	0,45	+	+	+	+	+
26	200	400	100	150	300	_	2,3	+	+	+	+	+
27	400	200	75	200	200	-0,85	_	_	+	+	+	+

ЗАДАНИЕ № 3б

По заданным параметрам образцового и технического амперметра определить показания, чувствительность, погрешности измерения и класс точности технического амперметра

Таблица 3.2.

№№ пп. варианта	Параметры образц. амперметра Ао			Параметры технич. амперметра Ат				Определить
	Предел измерен.Io,A	Шкала,о,дел	Отклонение стрелки u, дел	Предел измер.Iт,A	Шкала,т,дел	Абсолютная погрешность А	Привед. отн.погр.т,%	Абсолютная погрешность А	Относительная погрешность %	Показ.приб.А	Класс точности	Чувствительность
1	0,01	200	45	0,015	75	-0,005	-	-	+	+	+	+
2	0,015	150	20	0,02	100	-	1,4	+	+	+	+	+
3	0,015	300	50	0,015	150	-0,003	-	-	+	+	+	+
4	1,0	100	35	1	50	-	2,4	+	+	+	+	+
5	1,0	200	25	0,5	100	0,08	_	_	+	+	+	+
6	0,5	100	40	0,2	100	0,08	_	0,7	+	+	+	+
7	0,02	200	80	0,01	200	0,005	_	_	+	+	+	+
8	0,025	100	60	0,015	100	_	0,04	+	+	+	+	+
9	0,05	200	50	0,025	100	0,004	_	_	+	+	+	+
10	0,1	100	40	0,1	100	_	0,08	+	+	+	+	+
11	0,2	200	45	0,2	100	0,008	_	_	+	+	+	+
12	0,3	150	70	0,15	100	_	0,4	+	+	+	+	+
13	0,4	200	90	0,4	200	0,005	_	_	+	+	+	+
14	0,6	300	150	0,5	100	_	0,8	+	+	+	+	+
15	0,8	200	60	0,4	200	0,008	_	_	+	+	+	+
16	1,0	250	125	1,0	200	_	1,2	+	+	+	+	+
17	1,5	300	150	1,0	100	0,009	_	_	+	+	+	+
18	2,0	200	100	2,0	200	_	1,3	+	+	+	+	+
19	2,5	100	50	2,5	100	0,1	_	_	+	+	+	+
20	3,0	150	75	2,0	200	_	1,6	+	+	+	+	+
21	4,0	200	100	4,0	200	0,1	_	_	+	+	+	+
22	5,0	250	50	2,0	100	_	2,4	+	+	+	+	+
23	10	200	100	10	500	0,4	_	_	+	+	+	+
24	15	150	75	15	300	_	3,5	+	+	+	+	+
25	20	200	150	20	200	0,5	_	_	+	+	+	+
26	25	250	25	25,0	50,0	_	2,4	+	+	+	+	+
27	30	300	30,0	30,0	50,0	0,6	_	_	+	+	+	+