Метрология_Зачет_Ткачук

Добровольное подтверждение соответствия осуществляется в форме добровольной сертификации. Добровольная сертификация осуществляется по инициативе заявителя на условиях договора между заявителем и органом по сертификации для установления соответствия национальным стандартам, стандартам организаций, системам добровольной сертификации, условиям договоров.

Обязательный характер носит подтверждение соответствия обязательным требованиям, установленным в таких документах, как технические регламенты. Кроме того обязательный характер подтверждения соответствия может приниматься по специальному решению Правительства РФ (действуют на территории РФ) или Евразийской экономической комиссии (действуют на территории ЕАЭС), когда еще нет действующих технических регламентов на какую-то продукцию, а ее безопасность необходимо подтвердить. В этом случае утверждается такой специальный документ, как «Перечень, продукции, подлежащей обязательному подтверждению соответствия».

Обязательное подтверждение соответствия осуществляется органами

• привлекает на договорной основе для проведения исследований (испытаний) и измерений испытательные лаборатории (центры), аккредитованные в порядке, установленном Правительством РФ;

• осуществляет контроль за объектами сертификации, если такой контроль предусмотрен соответствующей схемой обязательной сертификации и договором;

• ведет реестр выданных им сертификатов соответствия;

• информирует соответствующие органы государственного контроля (надзора) за соблюдением требований технических регламентов о продукции, поступившей на сертификацию, но не прошедшей ее;

•приостанавливает или прекращает действие выданного им сертификата соответствия;

•обеспечивает предоставление заявителям информации о порядке проведения

обязательной сертификации;

• устанавливает стоимость работ по сертификации на основе утвержденной Правительством РФ методики определения стоимости таких работ. ОС несет ответственность за обоснованность и правильность выдачи сертификата соответствия, за соблюдение правил сертификации. В работах по сертификации участвует ряд федеральных органов ис полнительной власти, деятельность которых координируется Госстандартом. Координация, как правило, проводится в форме соглашения, в котором регламентируется выбор системы сертификации, объекта сертификации, аккредитующего органа и пр.

Система сертификации – совокупность правил выполнения работ по сертификации, ее участников и правил функционирования системы сертификации в целом. Оценка соответствия – прямое или косвенное определение соблюдения требований, предъявляемых к объекту

15.

Свойства СИ оцениваются характеристиками, среди которых выделяют комплекс метрологических характеристик, т.е. характеристик, которые необходимы при оценке точности результатов измерений.

Метрологические характеристики (МХ)- характеристики метрологических свойств средства измерений, влияющие на результат измерений и на его погрешность.

МХ отражают степень соответствия информации об измеряемой величине, содержащейся в измерительном сигнале, её истинному значению.

Метрологические характеристики (МХ), устанавливаемые нормативными документами, называются нормируемыми,а определяемые экспериментально– действительными.

Информация о МХ СИ необходима:

-для осознанного оптимального выбора СИ,

-для оценки точности результатов измерений (оценки характеристик инструментальной составляющей погрешности измерений);

-поверки, калибровки, сертификации и контроля метрологической пригодности СИ при его использовании путем подтверждения соответствия МХ СИ, требованиям, установленным в нормативных документах.

МХ СИ можно классифицировать следующим образом:

-предназначенные для определения результатов измерений;

-характеристики погрешности СИ;

-характеристики чувствительности СИ к влияющим факторам;

-динамические;

Не метрологические характеристики – это характеристики, которые не влияют на точность результата измерения (вес, размер, цвет)

. Времяимпульсные, интегрирующие и следящие цифровые вольтметры

Времяимпульсные вольтметры относятся к приборам последовательного преобразования. Они основаны на преобразовании измеряемого напряжения во временной интервал и измерении полученного интервала путем заполнения его высокочастотными импульсами

Работа прибора протекает в такой последовательности. Такт работе прибора задает генератор тактовых импульсов, вырабатывающий с заданной периодичностью прямоугольные импульсы

Времяимпульсные приборы имеют сравнительно большие погрешности. Это объясняется наличием погрешности дискретности из-за несовпадения появления счетных импульсов с началом и концом интервала At, а также за счет нелинейного коэффициента преобразования. Другим недостатком этих приборов является их низкая помехозащищенность, что требует применения специальных фильтров для подавления помех

Интегрирующие цифровые вольтметры

Эффективным способом ослабления влияния помех является предварительное усреднение сигнала интегратором в течение интервала, кратного периоду помех. Поскольку помехи, главным образом вызваны наводками от сетевого напряжения, то интервал усреднения обычно кратен его периоду.

Достоинством цифровых вольтметров интегрирующего типа является их высокая помехоустойчивость;

К недостаткам таких цифровых вольтметров следует отнести их сравнительную сложность, небольшое быстродействие, а также нестабильность показаний в зоне нуля. Последнее объясняется тем, что при малом входном напряжении на выходе интегратора, вследствие дрейфа в такте интегрирования, может несколько раз переходить через нуль и к моменту окончания такта интегрирования может принимать случайное значение.

Цифровыеинтегрирующие вольтметры, измеряющие среднее значение напряже определенный промежуток времени, равный времени интегрирования Т, подавления действия помех в том числераспространенныхи наиболее периодических п нормального вида.

Цифровые вольтметры следящего преобразования.

Вольтметр следящего уравновешивания работает не циклами, а в нем осуществляется непрерывное слежение за разностью между Ux и УUобрi (сумма образцовых напряжений принимает большее или меньшее значение в зависимости от значения измеряемого напряжения). Когда достигается равенство УUобрi = Ux (рис. 20г) код преобразуется в показание, а состояние прибора остается неизменным до тех пор, пока не изменится значение Ux. Преимуществом вольтметров следящего уравновешивания является меньшая погрешность и большее быстродействие, чем у вольтметров поразрядного уравновешивания. Основным недостатком является возможность возникновения автоколебательного режима прибора..

18. Магнитоэлектрические гальванометры: устройство, элементы теории, характеристики. Баллистический гальванометр.

Гальванометр представляет собой высокочувствительный электроизмерительный прибор, назначение которого – измерение силы постоянного электрического тока очень небольшой величины. В отличие от микроамперметра, также измеряющего довольно малые токи, шкалу гальванометра, кроме единиц электрического тока, нередко градуируют и в других электрических величинах. Например, это могут быть милливольты или что-то другое. Часто разметка шкалы гальванометра может быть выполнена весьма условно.

Устройстава гальванометра

Ввиду высокой чувствительности гальванометра вращающий и противодействующий моменты в них ничтожно малы.

Поэтому при анализе работы гальванометра нельзя пренебрегать ни трением, ни тормозящими силами.

Измерение силы тока с помощью гальванометра основано на наблюдении угла поворота рамки.

Этот угол обычно мал, поэтому приходится прибегать к искусственным оптическим приемам его определения. Наиболее распространенным является метод зеркального отсчета (рис.6). Луч света от осветителя падает на зеркальце, связанное с рамкой через нить подвеса, и после отражения падает на прозрачную шкалу, образуя на ней световой «зайчик». При повороте рамки с зеркальцем на угол луч света поворачивается на угол 2 , а зайчик смещается на n делений шкалы. Величина угла поворота находится в зависимости от

расстояния ℓ зеркальца до шкалы и от числа делений n отсчитанных по шкале смещения «зайчика». При малых углах поворота можно считать, что = , т.е. угол поворота рамки гальванометра прямо пропорционален числу делений шкалы n , на которое сместился ″зайчик″ Осветительное устройство, благодаря специальной оптической системе, обеспечивает изображение светового «зайчика» на шкале в виде светового круга или квадрата с линией в центре.

Уравнение движения рамки гальванометра. При отсутствии тока врамке плоскость ее витков расположена параллельно силовым линиям магнитного поля магнита. При протекании тока по ней возникает магнитное поле, вектор магнитной индукции которого перпендикулярен плоскости витков рамки. В результате взаимодействия: магнитных полей к рамке будет приложена пара сил Ампера, стремящаяся повернуть рамку перпендикулярно силовым линиям поля магнита. Вращающий момент пары сил равен

где N — число витков в рамке; в B- вектор магнитной идукции поля магнита; S — площадь витка рамка; I — сила тока в рамке. Вращающему моменту Мвр будет противодействовать упругий момент кручения Мупр , возникающий в нити подвеса при повороте рамки на угол по закону Гука:

Кроме этих двух моментов на рамку с током будет действовать тормозящий момент Мтр, , обусловленный электромагнитным торможением и сопротивлением воздуха. Сопротивлением воздуха можно пренебречь. Электромагнитное торможение является следствием того, что в рамке во время ее движения индуцируется ток с направлением, противоположным основному току в рамке. Вследствие взаимодействия индукционного тока и магнитного поля магнита возникает тормозящий момент Мтр , который определяется по формуле

где =Iинд- величина индукционного тока, возникающего в цепи гальванометра, рамка которого замкнута на некоторое внешнее сопротивление Rвн ; Rgсопротивление рамки гальванометра; угловая скорость ее вращения.

Элементы теории, параметры гальванометра .

Динамическая постоянная: , где I — величина тока, протекающего через гальванометр; — расстояние между шкалой и зеркальцем прибора; n-смещение светового указателя по шкале, соответствующее силе тока I .

Динамическая постоянная прибора численно выражает величину тока, которая соответствует смещению светового указателя на I мм при расстоянии =1 м между. шкалой и зеркальцем прибора.

Чувствительность прибора к току: , т.е. величина, обратная динамической постоянной прибора. Численно она выражает смещение светового указателя прибора в делениях шкалы, соответствующее току единичной величины (1А, 1mА или 1 А), при расстоянии между шкалой и зеркальцем прибора = I м. Критическое сопротивление прибора. Характер движения рамки гальванометра зависит от величины электромагнитного торможения, обусловленного

взаимодействием индукционного тока, который возникает в обмотке рамки при ее движении, и магнитного поля магнита. Величина электромагнитного торможения зависит от полного сопротивления цели гальванометра R=RG+Rвн.

Существует такое значение полного сопротивления, которое называется критическим сопротивлением, а режим, соответствующий этому сопротивлениюкритическим. При критическом режиме работы прибора рамка его подходит к положению равновесия, не переходя через него, за кратчайшее время.

Принцип действия

Чаще всего гальванометр используют в качестве аналогового измерительного прибора. Он используется для измерения постоянного тока, протекающего в цепи. Гальванометры конструкции д’Арсонваля/Уэстона используемые на сегодняшний день сделаны с небольшой поворачивающейся катушкой, находящейся в поле постоянного магнита. К катушке прикреплена стрелка. Маленькая пружина возвращает катушку со стрелкой в нулевое положение.

Когда постоянный ток проходит сквозь катушку, в ней возникает магнитное поле. Оно взаимодействует с полем постоянного магнита, и катушка, вместе со стрелкой, поворачивается, указывая на протекающий через катушку электрический ток.

Основная чувствительность гальванометра может быть, например, 100 мкА (при падении напряжения, скажем, 50 мв, при полном токе). Используя шунты можно измерять большие токи.

Так как стрелка прибора находится на небольшом расстоянии от шкалы, может возникнуть параллакс. Чтобы его избежать, под стрелкой располагают зеркало. Совмещая стрелку со своим отражением в зеркале, можно избежать параллакса.

Устройство баллистического гальванометра

Пусть через гальванометр протекает кратковременный ток, произвольным образом зависящий от времени. Режим работы гальванометра называется баллистическим, если время протекания импульса тока настолько мало по сравнению с периодом собственных колебаний подвижной системы, что к концу этого времени подвижная система не успевает заметно сместиться от равновесия. Единственным механическим следствием протекания тока к концу времени будет появление у подвижной системы

некоторой начальной угловой скорости .

Гальванометры, специально предназначенные для баллистических измерений, называются баллистическими гальванометрами (БГ). Они отличаются от обычных

повышенным моментом инерции подвижной системы с целью увеличения периода колебаний до 10-15 секунд, что позволяет лучше выполнить условие баллистического режима.

Однако, работая с очень короткими импульсами тока, можно использовать в качестве баллистических и обычные гальванометры, лишь бы они были без демпфера – специального успокоителя колебаний стрелки. В свою очередь, баллистическим гальванометром всегда можно измерить постоянный ток или напряжение (стационарный режим), откалибровав прибор должным образом. В баллистическом же режиме гальванометр, как будет показано ниже, измеряет не ток и не напряжение, а заряд, прошедший через рамку за время протекания импульса тока.

Баллистический гальванометр устроен следующим образом (рис. 1). На подвижную рамку 1 намотано несколько сотен витков тонкой проволоки. Рамка находится в кольцевом зазоре между полюсными наконечниками 2 постоянного магнита и железным неподвижным

цилиндром 3, вокруг которого она может вращаться. Рамка подвешена на тонкой нити 4, а подвод тока к рамке осуществляется по тонким спиральным проводам 5. Возвращающий момент при повороте рамки от равновесия создается в основном крутильной упругостью нити подвеса 4. К нижней части рамки жестко прикреплен массивный груз 6 для увеличения момента

инерции подвижной системы, а значит и её периода колебаний. Это позволяет лучше реализовать баллистический режим. К рамке прикреплена стрелка 7 (или зеркальце, если прибор зайчиковый), поворачивающаяся над шкалой прибора.

10. Физические константы и стандартные справочные данные. Их значение для метрологии.

Фундаментальные физические постоянные — постоянные величины, входящие в уравнения, описывающие фундаментальные законы природы и свойства материи. Фундаментальные физические постоянные возникают в теоретических моделях наблюдаемых явлений в виде универсальных коэффициентов в соответствующих математических выражениях.

Еще одним типом констант, широко используемых в метрологии, являются стандартные справочные данные. В большинстве своем это константы, характеризующие какие-либо объекты, предметы или вещества (атомы и молекулы). Такие объекты могут быть созданы искусственно, например специальные сплавы или стекла, но могут и представлять собой природные объекты. Примером последнего являются минералы или атомы и молекулы.

В механике это механические характеристики различных веществ, например в измерениях плотности жидкостей стандартными справочными данными является плотность чистых веществ при заданных температуре, влажности и давлении. В измерении давления это упругости насыщающих паров жидкостей и твердых веществ при определенной температуре.

Категория стандартных справочных данных в метрологии является также одной из самых важных, наряду со стандартными образцами, мерами, измерительными устройствами высокой точности. В мировой метрологической практике существует международная организация KODATA, которая занимается стандартными справочными данными. В Российской Федерации в Государственном комитете по стандартам существует Институт стандартных справочных данных в Москве.

32. Цифровые осциллографы. Структурная схема, особенности конструкции, принцип действия и основные характеристики.

Цифровым осциллографом называется универсальный измерительный прибор, предназначенный для исследования электрических сигналов путем их преобразования в цифровую форму с последующим визуальным наблюдением на жидкокристаллическом дисплее, измерением их амплитудных и временных параметров, а также математической обработкой.

С входного разъема одного их каналов СВО входной аналоговый сигнал поступает на масштабирующее устройство (МУ), которое приводит его амплитуду в соответствие с динамическим диапазоном. С масштабирующего устройства сигнал подается на входы АЦП и системы запуска (СЗ).

Частота выборок АЦП, а, следовательно, масштаб времени по оси «Х», задается генератором тактовых импульсов (ГТИ), который входит в состав микроконтроллера (МК). С выхода АЦП последовательность кодовых слов поступает в ОЗУ, где образуется постоянно обновляемый массив цифровых данных входного сигнала. Значение двоичного числа, записанного в конкретную ячейку памяти, определяет координату «Y», а номер ячейки Ni определяет координату «Х» точки, отображаемой на экране. При выполнении условия запуска, СЗ вырабатывает импульс запуска, по которому МК переписывает массив данных из ОЗУ во внутреннее запоминающее устройство (ЗУ), входящее в систему отображения, где и формируется массив осциллограммы. По команде МК массив осциллограммы с ЗУ поступает в систему управления дисплеем, и, далее, выводится на экран. Микроконтроллер выводит на экран также и всю сопровождающую информацию.

Характеристики:

максимальное входное сопротивление

количество каналов и лучей

погрешность

частота дискретизации

30. Структурная схема универсального цифрового вольтметра. Принцип действия и статическая измерительная характеристика. Основные характеристики.

Цифровые вольтметры (ЦВ) – это цифровые приборы, автоматически вырабатывающие дискретные сигналы измерительной информации, показания которых представляются в цифровой форме [2-6]. В ЦВ в соответствии со значением измеряемого напряжения образуется код, а затем в соответствии с кодом измеряемая величина представляется на отсчетном устройстве в цифровой форме.

Упрощенная структурная схема ЦВ [5], состоящая из входного устройства (ВУ), аналогово-цифрового преобразователя (АЦП), цифрового отсчетного устройства (ЦОУ), управляющего устройства (УУ), приведена на рис. 5.

Рис. 1 . Структурная схема универсального цифрового вольтметра.

ВУ содержит делитель напряжения. АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровой, представляемый цифровым кодом. Процесс аналого-цифрового преобразования составляет сущность любого цифрового прибора, в том числе и ЦВ. Использование в АЦП цифровых вольтметров двоично-десятичного кода облегчает обратное преобразование цифрового кода в десятичное число, отражаемое ЦОУ. ЦОУ измерительного прибора регистрирует измеряемую величину. УУ объединяет и управляет всеми узлами вольтметра.

По типу АЦП цифровые вольтметры могут быть разделены на четыре основные группы:

1)кодово-импульсные (поразрядного уравновешивания);

2)время-импульсные;

3)частотно-импульсные;

4)пространственного кодирования.

В настоящее время ЦВ строятся чаще всего на основе кодово-импульсного и времяимпульсного преобразования. В кодово-импульсном ЦВ постоянного тока выполняется последовательное сравнение измеряемого напряжения с рядом дискретных значений