3.1.9. Обеспечение нормальных условий поверки

К помещениям, в которых проводится поверка, предъявляются повышенные требования. В этих помещениях должны быть обеспечены нормальные условия поверки, установленные стандартами на поверки.

Нормальными условиями поверки называются такие условия, при которых погрешность поверяемого средства измерения под действием влияющих величин не превышает 35% предела допускаемой основной погрешности поверяемого СИ, а погрешность образцового средства измерения не превышает 50% предела допускаемой основной погрешности его.

Стандартом установлены номинальные значения наиболее распространенных влияющих величин и установлены ряды допустимых отклонений от номинальных значений (табл. 3.2).

Таблица 3.2

Влияющие величины	Номинальные значения	Допустимые отклонения
Температура: К °С	293 20	±2; ±5; ±10…
Атмосферное давление: кПа мм рт.ст.	101,3 760	±4; ±6; ±8; ±10…
Относительная влажность, %	60	±10; ±15; ±20…

3.2. Технические средства поверки

3.2.1. Меры электрических величин

К мерам электрических величин относятся меры электрического сопротивления, меры емкости, меры индуктивности, меры электрического напряжения и др.

1. Меры электрического сопротивления. Меры электрического сопротивления применяются при поверке омметров, измерительных мостов, для имитации разнообразных датчиков при поверке измерительных преобразователей и каналов ИИС, например при поверке теплосчетчиков.

В качестве мер электрического сопротивления используются образцовые катушки сопротивления и магазины сопротивлений.

Диапазон воспроизводимых сопротивлений лежит в пределах от 10^-4 до 10¹⁵ Ом.

Образцовая катушка сопротивления имеет следующую конструкцию (рис. 3.21): 1 - каркас катушки; 2 - бифилярная обмотка; 3 - панель; 4 - зажимы; 5 - отверстие для термометра; 6 - защитный кожух.

4

3 5

2

6

1

Рис. 3.21

Образцовые катушки изготавливаются из манганиновой проволоки или ленты. Манганин обладает малым значением ТКС, большим удельным сопротивлением и малой термоЭДС в контакте с медью.

Класс точности катушки характеризуется процентным отклонением действительного значения сопротивления от номинального значения при 20^ОС:

Стандартом предусмотрены классы точности от 0,0005 до 0,1.

Если катушка работает при температуре, отличной от 20^ОС, то ее сопротивление определяется по формуле

где R₂₀ - сопротивление катушки при 20^ОС; α и β - коэффициенты, определяемые заводом - изготовителем для каждой катушки.

Ток, протекающий через катушку, не должен превышать допустимых значений. Эти значения определяются максимальной мощностью. Как правило, этот ток составляет 10 ÷ 20 мА.

На постоянном токе эти параметры не сказываются, а при работе на переменном токе их необходимо учитывать.

Эквивалентная схема катушки на переменном токе представлена на рис. 3.22.

R L

o

C

Рис. 3.22

Приближенно полное сопротивление катушки на переменном токе определяется формулой

.

Здесь называется постоянной времени и указывается в паспорте катушки. По τ можно определить фазовый сдвиг

,

где ω - частота питающего напряжения.

Образцовые катушки для работы на постоянном токе обозначаются R 310, R 321 и т.д., а для работы на переменном токе - Р 4015, Р4018 и т.д.

Магазины сопротивлений. Магазины сопротивлений представляют собой многозначную меру. В зависимости от способа коммутации резисторов магазины делятся на штепсельные и рычажные. Наиболее широко применяются рычажные магазины.

Предел допускаемой основной погрешности (т.е. класс точности магазина), выраженный в процентах от значения включенного сопротивления, определяется двучленной формулой

,

где с и d - числа, обозначающие класс точности; R_макс - наибольшее значение сопротивления магазина; R - включенное сопротивление.

В эксплуатации находится большое количество магазинов сопротивления, когда все декады установлены в ноль.

Рабочий ток магазина определяется допустимой мощностью. Обычно допустимая мощность каждой декады составляет 0,1 Вт. Это значит, что ток будет определяться декадой с наибольшим сопротивлением:

.

Пример обозначения магазинов сопротивлений:

Р 3026/1 - магазин сопротивления для работы на постоянном токе, класс точности 0,002; число декад - 7.

Р 4830/1 - магазин сопротивлений для работы на переменном токе, класс точности 0,05; число декад - 6.

Пример старого обозначения: МСР - 63.

Поверка образцовых катушек сопротивлений и магазинов сопротивлений производится с помощью образцовых мостов, потенциометров, образцовых резисторов и цифровых омметров. Соотношение между погрешностью образцового прибора и погрешностью поверяемого должно составлять .

2. Меры емкости. В качестве мер емкости используются образцовые постоянные, переменные конденсаторы и магазины емкостей.

Меры емкостей охватывают диапазоны от 0,001 пФ до 0,01 Ф с классом точности от 0,01 до 0,5.

В паспорте меры емкости указывается тангенс угла диэлектрических потерь tg δ.

Пример обозначения магазинов емкостей:

Р 544 (tg δ = 2*10^-3), Р 583.

3. Меры индуктивности. В качестве мер индуктивности используются катушки индуктивности, магазины индуктивностей и вариометры.

Меры индуктивностей охватывают диапазон от 0,01 мкГн до 1 Гн, с классами точности от 0,01 до 2,0.

При изготовлении катушек индуктивностей стремятся сделать максимальным активное сопротивление, для чего применяется многожильный провод.

Важным параметром катушки индуктивности является добротность

,

или постоянная времени

.

Здесь L - индуктивность катушки; R - активное сопротивление; ω - частота питающего напряжения.

Обычно на частоте f = 50 Гц Q = 0,3 ÷ 1,5.

Поверка мер емкостей, индуктивностей и взаимной индуктивности производится с помощью образцовых мостов переменного тока путем прямых измерений или методом замещения при использовании более точных мер, а также с помощью цифровых измерителей С и L.

При поверке мер взаимной индуктивности вначале измеряют индуктивность при согласованном включении обмоток, а затем при встречном последовательном включении обмоток.

Пример приведён на рис. 3.23.

а б

^{о о}

_{о о} ^{о о}

_{о о о о}

L_согл. L_встр.

Рис. 3.23

Значение взаимной индуктивности вычисляется по формуле

.

4. Меры ЭДС, напряжения и тока. В качестве мер ЭДС применяются нормальные элементы, представляющие собой гальванический элемент на основе раствора сернокислого кадмия.

ЭДС нормальных элементов около 1 В сохраняется неизменной несколько лет.

Нормальные элементы могут быть насыщенными и ненасыщенными.

Насыщенные элементы имеют классы точности 0,001 - 0,005, но сильно зависят от температуры.

Ненасыщенные элементы имеют класс точности 0,01, малое внутреннее сопротивление и малый температурный коэффициент.

Нормальные элементы боятся тряски, вибраций и допускают только определенный ток нагрузки (порядка 1 мкА).

Поверяют нормальные элементы методом сличения с образцовым нормальным элементом. Обычно применяют метод компарирования, что обеспечивает малый ток нагрузки.

Пример обозначения нормальных элементов:

Х 4810; Е = 1,0188 В; класс точности 0,01;

Х 480; Е = 1,0185 В; класс точности 0,005.

В качестве мер напряжения и тока используются калибраторы напряжения и тока.

Калибраторы напряжения и тока - это многозначные меры напряжения и тока. На выходе их воспроизводится заданное значение напряжения или тока с установленной точностью.

Основными характеристиками калибраторов являются:

1) диапазон воспроизводимых напряжений и токов;

2) дискретность воспроизведения образцовых величин;

3) пределы допускаемых основных и дополнительных погрешностей;

4) уровень пульсаций и шумов;

5) допустимый ток нагрузки.

Калибраторы напряжения и тока - это высокоточные, как правило, цифровые приборы, управляемые микропроцессором.

Классы точности калибраторов устанавливаются двучленной формулой.

У калибраторов переменного напряжения и тока дополнительно нормируются параметры:

1) диапазон частот выходного напряжения;

2) погрешность установки частоты;

3) коэффициент нелинейных искажений (коэффициент гармоник).

Примеры калибраторов:

1) В1 – 18/1. Калибратор для поверки вольтметров постоянного напряжения и для измерения напряжения с высокой точностью.

Класс точности - 0,0005.

Применен микропроцессор для управления калибратором, самодиагностики и повышения точности;

2) В1 – 29. Калибратор для поверки вольтметров переменного напряжения (10 Гц ÷ 100 МГц) с микропроцессорным управлением. Класс точности - 0,06.

5. Меры стандартных электрических сигналов. В качестве мер стандартных электрических сигналов используются генераторы сигналов низкой и высокой частоты, а также генераторы импульсных сигналов.

Применяются следующие обозначения генераторов:

Г3 – генераторы сигналов низкой частоты (Г3 – 34);

Г4 – генераторы сигналов высокой частоты (Г4 – 83);

Г5 – генераторы импульсных сигналов (Г5 – 75);

Г6 – генераторы сигналов сложной формы.

У генераторов сигналов нормируются следующие параметры:

1) диапазон частот воспроизводимых сигналов;

2) амплитуда воспроизводимых сигналов;

3) погрешность установки частоты сигналов;

4) погрешность установки амплитуды;

5) допустимое значение коэффициента нелинейных искажений;

6) выходное сопротивление.

Генераторы сигналов низкой частоты являются источниками сигналов синусоидальной формы в диапазоне частот от долей герца до 300 Гц.

Пример. Генератор Г3 – 118.

Диапазон воспроизводимых частот - 1 Гц ÷ 200 кГц.

Погрешность установки частоты - 1%.

Коэффициент гармоник - 0,001%.

Генераторы сигналов высокой частоты являются источниками сигналов синусоидальной формы в диапазоне частот от 0,1 МГц до 10 ГГц.

В этих генераторах предусмотрена амплитудная и частотная модуляция выходного сигнала, при этом нормируется значение глубины модуляции.

Поверка генераторов сигналов низкой и высокой частоты производится с помощью цифровых частотомеров методом прямых измерений.

Поверка проводится не менее чем в 5 точках каждого поддиапазона, причем измерения проводят дважды - при подходе и контрольной точке снизу и сверху.

Погрешность установки выходного напряжения определяется с помощью образцового вольтметра.

Коэффициент гармоник определяется с помощью измерителя нелинейных искажений.

Генератор импульсных сигналов является источником одиночных или периодических прямоугольных импульсов с заданными параметрами.

Пример. Генератор Г5 – 75.

Период повторения импульсов - 0,1 мкс ÷ 9,99 с.

Длительность импульсов - 50 нс ÷ 1 с.

Фронт и срез - не более 10 нс.

Погрешность по временным интервалам - ±1%.