Метрология, стандартизация и сертификация. Лабораторный практикум

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Информационно-измерительная техника»

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Лабораторный практикум

Самара Самарский государственный технический университет

2019

1

Печатается по решению ученого совета СамГТУ (протокол № 8 от

28.03.2019 г.).

УДК 006:53.08(076.5) ББК 30.10я73 М 54

Метрология, стандартизация и сертификация: лаборат. практикум / Сост.

О.Г. Корганова, В.В. Муратова. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2019. – 70 с.

Предназначен для выполнения лабораторных работ по курсу «Метрология, стандартизация и сертификация». Является общим для подготовки специали- стов, обучающихся по направлению 12.03.01 «Приборостроение», а также для подготовки специалистов других направлений, изучающих курс «Метрология, стандартизация и сертификация» параллельно с курсом «Измерение электриче- ских и магнитных величин» и «Электрорадиоизмерения».

Рецензенты: д-р техн. наук П.К. Ланге, д-р техн. наук В.Н. Якимов

УДК 006:53.08(076.5) ББК 30.10я73 М 54

© О.Г. Корганова, В.В. Муратова, составление, 2019

© Самарский государственный технический университет, 2019

2

ВВЕДЕНИЕ

Общие рекомендации при подготовке к работе

Для выполнения лабораторных работ необходимо предварительно изучить определенную теоретическую часть курса, поэтому в каждой работе приводится краткое теоретическое изложение вопроса и реко- мендуется дополнительная литература для самостоятельного изучения и подготовки.

На первом занятии в лаборатории студенты знакомятся с прави- лами внутреннего распорядка, техникой безопасности при работе в лаборатории и распределяются по бригадам: 8-9 бригад по 3-4 челове- ка в бригаде.

Прежде чем приступить к работе, бригада должна изучить описа- ние работы, разобраться в схеме соединений, ознакомиться с макетом лабораторной установки, его основными электрически характеристи- ками и измерительными приборами, которые входят в схему. После изучения материала каждая бригада получает допуск к лабораторной работе у преподавателя.

Общие рекомендации по сборке и включению схем

Прежде чем приступить к сборке схемы, необходимо расставить всю аппаратуру на столе так, чтобы было удобно собирать схему, сни- мать показания приборов и пользоваться регулирующими устройствами.

После этого необходимо мысленно выделить по функционально- му назначению части цепи (например, параллельные и последова- тельные цепи) и собирать их отдельно. Сначала собираются последо- вательные участки цепей, затем параллельные.

3

Провода, соединяющие схему с источником питания, следует подключать к источнику последними. Число перекрещивающихся проводов должно быть минимальным.

После сборки схема должна быть проверена лаборантом или пре- подавателем. Без проверки схем подавать напряжение запрещается.

Перед включением схемы необходимо все ручки регулировочных устройств установить в такое положение, при котором на элементах схемы выделялась бы минимальная мощность (минимальные напря- жения и токи).

Верхние пределы измерений используемых приборов должны быть установлены максимальными, кроме особо оговоренных в рабо- тах случаев.

Схему, находящуюся под напряжением, нельзя оставлять без при- смотра.

Общие рекомендации по окончании работы

По окончании работы схемы должны быть разобраны, соедини- тельные провода уложены в ящик стола, а используемые средства из- мерений аккуратно расставлены на столе.

Каждая бригада должна подготовить отчет о проделанной работе и отчитаться перед преподавателем. В противном случае к следую- щей работе бригада не допускается.

Отчет должен содержать наименование работы, цель работы, схему соединений, основные используемые формулы, таблицы с ре- зультатами измерений, графики, отчетные данные, предусмотренные конкретным заданием.

4

Запись результатов измерений и оценка инструментальных

погрешностей

Результаты измерений должны быть представлены в следующем виде:

где хи – истинное значение измеряемой величины; х – оценка измеряе- мой величины по результатам эксперимента: показание измеритель- ного прибора, результат расчета измеряемой величины по показаниям приборов при косвенных измерениях и т.д.; ∆х – погрешность изме- рений.

При работе с измерительными приборами необходимо обращать внимание на их пределы измерений, выбирая пределы так, чтобы от- счет производился по возможности ближе к конечному значению шка- лы (в последней трети шкалы).

Инструментальная составляющая погрешности измерений опре- деляется классом точности средства измерений (СИ).

Класс точности – это обобщенная характеристика средства изме- рений, определяемая пределами допускаемых основной и дополни- тельных погрешностей, а также другими свойствами средств измере- ний, влияющими на точность результатов измерений.

Пределы допускаемых основной и дополнительных погрешностей средств измерений выражают в форме абсолютных, относительных или приведённых погрешностей.

Абсолютная погрешность средства измерений выражается в тех же единицах, что и измеряемая величина:

5

∆ = х – хист

или

∆ = х – хд,

где хист – истинное значение измеряемой величины; хд – действительное значение измеряемой величины.

Предел допускаемой абсолютной погрешности выражается: а) одним значением

где а – постоянная величина; б) в виде линейной зависимости (двучленной формулы)

где а и в – постоянные величины; в) в виде таблицы пределов допускаемых погрешностей для раз-

ных номинальных значений, показаний или сигналов.

Относительная погрешность есть отношение абсолютной погреш- ности к значению измеряемой величины.

Предел относительной погрешности в процентах выражается од- ной из следующих формул:

6

или

где c, d – постоянные числа; хк – конечное значение диапазона измере- ний или диапазона значений сигнала на входе преобразователя.

Значениях и хк при применении формулы (5) принимаются без учёта знака.

Для некоторых средств измерений заводы-изготовители исполь- зуют несколько отличные формулы, что отражается в нормативно- технической документации.

Приведённая погрешность есть отношение абсолютной погрешно- сти к нормирующему значению. Она определяется по формуле

где хN – нормирующее значение.

Нормирующее значение принимается равным:

а) конечному значению диапазона измерений, если нулевая отметка находится на краю или вне шкалы;

б) сумме модулей пределов измерений, если нуль находится внутри диапазона измерений.

Помимо указанных, наиболее распространённых нормирующих значений, имеются и другие, устанавливаемые стандартами на отдель- ные типы средств измерений.

7

Для средств измерений, пределы допускаемых погрешностей ко- торых выражают в виде относительных или приведённых погрешно- стей, стандартом установлен следующий ряд чисел для выражения пределов допускаемых погрешностей и применяемых для обозначения классов точности: 1·10n;1,5·10n; 2·10n; 2,5·10n; 4·10n; 5·10n; 6·10n, где n = 1; 0; - 1; -2 и т. д.

Для зарубежной аппаратуры (и для англоязычной литературы) ха- рактерна такая форма записи класса точности:

фициенты.

При окончательной записи результата измерения в соответствии с (1) необходимо иметь в виду, что числовое значение результата из- мерений должно оканчиваться цифрой того же разряда, что и значе- ние погрешности.

Промежуточные результаты вычислений округлять не следует, так как это может привести к накоплению погрешностей.

8

Лабораторная работа № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

Цель работы – ознакомление с аналоговыми электромеханиче- скими приборами и методикой определения их основных метрологи- ческих характеристик.

Поверка средств измерений – это нахождение метрологическим органом (или службой) погрешностей средств измерений, установле- ние соответствия значений погрешностей классу точности средства измерений и определение его пригодности к применению.

В основе поверки методом сличения лежит одновременное изме- рение одной и той же величины поверяемым прибором и более точ- ным, образцовым средством измерений.

Соотношение пределов допускаемых абсолютных основных по- грешностей образцовых средств измерений и поверяемых приборов для каждой поверяемой отметки шкалы должно быть не хуже, чем 1:5 при одних и тех же условиях эксперимента.

Задание

1.Ознакомиться с имеющейся на рабочем месте аппаратурой.

2.Определить основную погрешность и вариацию показаний пове- ряемого вольтметра или миллиамперметра на постоянном токе. По- грешность и вариация определяются для 6-8 точек шкалы с обязатель- ным включением в число поверяемых точек всех числовых отметок.

9

3.Построить графики зависимости абсолютной погрешности прибора от его показаний при его работе на постоянном токе. Опре- делить максимальное значение приведённой основной погрешности прибора для постоянного тока.

4.Определить внутреннее сопротивление вольтметра и миллиам- перметра.

5.На основе анализа полученных данных сделать вывод о соот- ветствии основной погрешности и вариации показаниям, определяе- мым классом точности испытуемого прибора.

Описание лабораторной установки

В состав лабораторной установки входят следующие приборы:

1)источник питания АИП Б5.30/3.0;

2)вольтамперметр М2044.

Порядок выполнения работы

1. Поверка приборов.

Перед началом поверки необходимо:

1)установить приборы в нормальное для них положение в соот- ветствии с условными обозначениями на шкалах приборов;

2)с помощью корректоров установить указатели приборов на на- чальную отметку шкалы;

3)для поверки вольтметра методом сличения собрать и включить цепь (рис. 1.1), где V1 и V2 – соответственно поверяемый и образцо- вый вольтметры; R2 и R3 – регулировочные переменные резисторы.

10