1.2 Операции калибровки (поверки) вольтметров
Методы и средства калибровки (поверки) СИ прописаны в соответствующих нормативных документах. Основным документом по калибровке (поверке) амперметров и вольтметров является ГОСТ 8.497-83 [3]. Данный стандарт устанавливает следующие операции калибровки (поверки):
внешний осмотр;
опробование;
проверка электрической прочности;
определение основной погрешности, вариации показаний и остаточного отклонения указателя приборов от нулевой отметки;
оформление результатов.
1.2.1 Внешний осмотр
Основной задачей внешнего осмотра является обнаружение дефектов, которые могут привести к ошибкам в измерениях, быстрой порче прибора. К таким дефектам относятся:
трещины и щели в корпусе прибора;
непрочно укреплено стекло или имеются трещины;
шкала прибора покороблена, отклеилась или загрязнена;
искривлена стрелка прибора;
повреждения зажимов;
неисправности переключателей.
При внешнем осмотре проверяется также работа корректора, с помощью которого указатель устанавливается на нулевую отметку при отключенных цепях тока и напряжения.
1.2.2 Опробование
При опробовании необходимо убедиться, что измерительный механизм прибора реагирует на изменение измеряемой величины, а органы регулировки прибора способны выполнять свои функции. При опробовании должно быть установлено надежное закрепление зажимов приборов, плавный ход и четкая фиксация переключателей.
1.2.3 Проверка электрической прочности и сопротивления изоляции
Испытание электрической прочности изоляции токоведущих частей вольтметра обязательно производится при выпуске из производства или ремонта. Изоляция между всеми изолированными электрическими цепями и корпусом вольтметра должна выдерживать в течение 1 минуты действие переменного синусоидального напряжения частотой 50 Гц. Значение этого напряжения при нормальной температуре и влажности окружающего воздуха нормируется в зависимости от номинального напряжения прибора. В отдельных случаях испытание изоляции может производиться постоянным током и при повышенной влажности.
Измерение сопротивления изоляции производится при постоянном токе между зажимами токоведущих цепей и корпусом (или экраном) прибора в соответствии с указаниями, содержащимися в описании прибора.
Электрическую прочность и сопротивление изоляции определяют только при выпуске приборов из производства и после ремонта.
1.2.4 Определение основной погрешности, вариации показаний и остаточного указателя приборов от нулевой отметки
Основная погрешность поверяемого прибора не должна превышать предела допускаемой основной погрешности. Максимальная допускаемая погрешность связана с классом точности прибора.
Обозначение классов точности зависит от способа выражения пределов допускаемых погрешностей средств измерений и осуществляется следующим образом:
а) Если пределы допускаемой основной погрешности выражены в форме абсолютной погрешности средства измерения
,
(1)
где Δ – абсолютная погрешность,
Xi – значение измеряемой величины, определяемое по показаниям калибруемого (поверяемого) прибора;
Xd – действительное значение измеряемой величины, определяемое по показаниям эталонного СИ,
то класс точности обозначают заглавными латинскими буквами (L, М, С), или римскими цифрами (I, II, III), к буквам можно присоединять индексы в виде арабской цифры. Классам точности, которым соответствуют меньшие пределы допускаемых погрешностей, присваиваются буквы, находящиеся ближе к началу алфавита.
б) Если пределы допускаемой основной погрешности выражены в форме приведенной основной погрешности, в %
,
(2)
где Δ – абсолютная погрешность;
ХN – нормирующее значение, выраженное в единицах абсолютной погрешности ∆;
р – отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда предпочтительных чисел:
1 · 10n ; 1,5 · 10n; 2,5 · 10n; 4 · 10n; 5 · 10n; 6 · 10n,
где n = +1, 0, -1, -2 и т.д.
то классы точности обозначаются числами, которые равны этим пределам, выраженным в процентах.
Нормирующее значение выбирается в соответствии с [4].
в) Для средств измерения, пределы допускаемой основной погрешности которых принято выражать в форме относительной погрешности по формуле
,
(3)
классы точности обозначаются числами, которые равны этим пределам, выраженным в процентах, но обведены окружностью.
г) Если при расчете относительной погрешности учитываются и аддитивная и мультипликативная составляющие, то относительную погрешность можно представить в виде
,
( 4)
где δ – суммарная относительная погрешность прибора;
Хк – конечное значение диапазона измерений;
c, d – отвлеченные положительные числа, выбираемые из ряда предпочтительных чисел, причем с > d.
В этом случае класс точность обозначают числами с и d (в %), разделяя их косой чертой (с / d), например, класс точности прибора 0,05 / 0,02.
Такое обозначение класса точности измерительных приборов весьма удобно на практике, поскольку относительная погрешность средства измерения в наиболее благоприятных условиях (т. е. когда х ~ Хк) равна первому члену с. При этом согласно формуле (4) получаем относительную погрешность измерения δ ~ с (в %).
Второй член формулы (4) показывает возрастание относительной погрешности измерения при уменьшении значения измеряемой величины х. А это значит, что увеличивается аддитивная составляющая погрешности результатов измерения.
К описанной группе средств измерений, класс точности которых обозначают как (с/d), относятся цифровые измерительные приборы.
Обозначения класса точности наносят на циферблаты, щитки и корпуса средств измерения, приводят в нормативных документах. Средствам измерения с несколькими диапазонами измерений одной и той же физической величины или предназначенным для измерений разных физических величин могут быть присвоены различные классы точности для каждого диапазона или для каждой измеряемой величины.
Основную погрешность и вариацию приборов классов точности 0,05; 0,1 и 0,2 определяют на каждой числовой отметке. Для менее точных приборов – на пяти отметках шкалы, равномерно распределенных по диапазону измерений.
Вариацию показаний прибора на калибруемой (поверяемой) отметке шкалы определяют как абсолютное значение разности действительных значений измеряемой величины при одном и том же показании прибора, полученном при плавном подводе указателя сначала со стороны меньших, а затем со стороны больших значений.
Остаточное отклонение указателя прибора от нулевой отметки определяют путем установки указателя на конечное значение шкалы и плавного уменьшения значения измеряемой величины до нуля.