Поверка и калибровка омметров. Учебное пособие
.pdf3.Определение (проверка) основной погрешности.
4.Определение (проверка) вариации показаний.
5.Оформление результатов поверки.
При выпуске омметров из производства или ремонта выполняют дополнительно операции:
•Проверка электрической прочности изоляции.
•Проверка сопротивления изоляции.
•Проверка напряжения на зажимах омметра для приборов с электромеханическим или электронным генератором рабочего напряжения.
•Определение влияния наклона на показания.
•Определение времени установления показаний.
Выполнение этих операций регламентировано [2] и [4] и далее не рассматривается.
5.2. Средства поверки
При поверке омметров должны применяться однозначные или многозначные меры электрического сопротивления, выпускаемые по ГОСТ 23737–79 [10], и удовлетворяющие следующим требованиям:
1.Меры сопротивления должны быть аттестованы в качестве рабочих эталонов (образцовых мер) 3-го разряда.
2.Отношение пределов допускаемых относительных погрешностей эталона и поверяемого прибора при каждом проверяемом показании должны удовлетворять условию:
δ0PE 0,2,
δ0PV |
(23) |
где Д0PE – предел допускаемой относительной погрешности эталона; Д0PV – предел допускаемой относительной погрешности поверяемого омметра.
Примечание: условие (23) по форме и содержанию не соответствует требованиям ГОСТ 22261–94 [2]. В соответствии с литературой [2] должно выполняться неравенство:
21
δ0PE 0,33,
δ0PV |
(24) |
где Д0PE – предел допускаемой абсолютной погрешности эталона; Д0PV – предел допускаемой абсолютной погрешности поверяемого
прибора.
3. Многозначные меры сопротивления (эталоны) должны обеспечивать изменение сопротивления ступенями, не превышающими 0,1 предела допускаемого значения допускаемой основной абсолютной погрешности омметра на всех проверяемых отметках шкалы.
Чтобы проверить возможность использования конкретного магазина сопротивления в качестве эталона при поверке конкретного омметра, следует убедиться в выполнении условия 3 на всех проверяемых отметках шкалы поверяемого прибора. Для этого рассчитаем пределы допускаемой абсолютной погрешности поверяемого прибора 0PV на всех проверяемых отметках шкалы по (20–22). Отметим, что пределы допускаемой абсолютной погрешности по (20–21) не зависят от значения измеряемого сопротивления (показания прибора). Если условие 3 выполняется, переходим к проверке пригодности эталонного магазина сопротивления по погрешности.
Предел допускаемой погрешности магазина сопротивления нормируется одним из двух способов:
Первый. Заданием предела допускаемой основной относительной погрешности сопротивлений, входящих в состав магазина, в этом случае класс точности K магазина обозначается значком 1, цифра внутри значка равна пределу допускаемой относительной погрешности сопротивлений (в процентах), входящих в состав магазина. Предел допускаемой относительной погрешности магазина не зависит от установленного значения сопротивления магазина (проверяемого показания омметра) и равен:
δ 0PE 100% K%.
0PE R
(25)
Предел допускаемой абсолютной погрешности зависит от установленного значения R сопротивления магазина и равен:
22
|
0PE |
δ0PE R. |
|
|
100 |
(26) |
|
|
|
Второй. Заданием предела допускаемой относительной погрешности сопротивления магазина двучленной формулой по ГОСТ
23737 [10]:
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
K |
|
|
||
δ |
с d |
1 |
|
,%. |
||
|
|
|||||
0PE |
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
||
|
|
|
(27) |
|||
|
|
|
|
|
||
где с, d – постоянные коэффициенты; RK – наибольшее значение сопротивления магазина; R – установленное значение сопротивления магазина.
Предел допускаемой абсолютной погрешности магазина зависит от установленного значения сопротивления и равен:
|
c d |
|
d |
|
|
|
0PE |
|
|
R |
|
RK , Ом. |
|
100 |
100 |
|
||||
|
|
|
|
(28) |
||
Для каждого проверяемого показания рассчитывают отношение α, |
||||||
равное: |
|
|
|
|
|
|
|
α |
0PE . |
|
|
|
|
|
|
0PV |
|
|
(29) |
|
Если требования к точности эталона устанавливаются по [2], эталон считается пригодным при выполнении неравенства (24) для всех проверяемых показаний.
Если требования к точности эталона устанавливаются по [6], принимают:
δ0PE |
RV 0PE |
|
0PE , |
|
|
|
|||
δ0PV 0PV RE |
0PV |
(30) |
||
где RE ≈ RV — показания эталона и проверяемого прибора.
При выполнении неравенства (23) эталон считают пригодным для всех проверяемых показаний.
23
5.3. Выбор проверяемых показаний
На одном произвольно выбранном («основном») диапазоне измерения омметра, основная погрешность проверяется на каждой оцифрованной отметке шкалы. На остальных диапазонах, согласно [6], погрешность проверяется на двух отметках: 1 отметка, на которой получена максимальная положительная погрешность на основном диапазоне; 2 отметка, на которой получена минимальная положительная или максимальная по модулю отрицательная погрешность на основном диапазоне.
Обратите внимание, что требования [6] сформулированы на основании следующих предположений:
1)о постоянном по всему диапазону измерения пределе допускаемой абсолютной погрешности;
2)об аддитивном характере изменения погрешности при переходе
содного диапазона измерений на другой.
Первое предположение не выполняется для всех омметров, имеющих нормирование предела допускаемой погрешности по (22). Второе предположение не выполняется для многих конкретных схем омметров, в том числе для ВСЕХ (!) электронных омметров.
Многие омметры (электронные) могут иметь мультипликативный характер изменения погрешности при переходе с одного диапазона измерений на другой. На рис. 9 погрешности омметра на основном диапазоне измерения обозначены символом «о».
Рис. 9. График мультипликативного изменения погрешности при переходе с одного диапазона на другой
24
Из графика следует, что в соответствии с [6] проверку погрешности на остальных диапазонах следует выполнить при показаниях 40 % и 60 %. Пусть на одном из диапазонов реализовалось мультипликативное изменение погрешности по отношению к основному диапазону, значения погрешности на этом диапазоне обозначены символом «●». Легко видеть, что выход погрешности за допуск при показании 100 % не будет обнаружен. Отсюда следует, что в общем случае кроме показаний, указанных в [6], необходимо проверить погрешность еще при двух показаниях: на минимальной и максимальной оцифрованных отметках шкалы. Не при двух, а при четырех показаниях!
5.4. Внешний осмотр
По результатам внешнего осмотра омметра не допускаются
кэксплуатации приборы со следующими дефектами:
•неудовлетворительное крепление деталей электрических соединителей и зажимов;
• непрочное крепление стекла, трещины, царапины, загрязнения
идругие дефекты, мешающие считыванию показаний;
•коробление и загрязнённость шкалы;
•следы обугливания или повреждения изоляции внешних токоведущих частей омметра;
•грубые механические повреждения наружных частей омметра, отсутствие ручек регулировки;
•покоробленное, потускневшее или разбитое антипаралаксное устройство;
•наличие посторонних предметов внутри корпуса.
5.5. Опробование
При опробовании проверяют исправность переключателей, органов плавной регулировки и коммутирующих устройств. У омметров с механическим измерительным механизмом проверяют работу механического корректора нуля.
25
К поверяемому омметру подключают эталонный магазин сопротивлений или переменный резистор и на одном из диапазонов измерения плавным изменением сопротивления устанавливают поочерёдно указатель омметра на все числовые отметки шкалы, убеждаясь при этом в отсутствии затирания подвижной части измерительного механизма и скачкообразных изменений показаний.
При опробовании омметра на диапазонах, включающих показания менее 10 Ом и более 108 Ом, [6] допускает использование однозначных мер сопротивления.
5.6. Проверка погрешности
Если омметр имеет цифровое отсчетное устройство, следует проверять его погрешность в соответствии с указаниями [11]. Для остальных омметров действуют указания [6].
К поверяемому прибору подключают эталонную меру сопротивления (магазин сопротивлений). Значение сопротивления меры должно быть установлено равным нулю. Выполняют проверку погрешности в указанной ниже последовательности.
1.При необходимости выполняют предварительную настройку поверяемого прибора, например установка нуля и масштаба (калибровка).
2.Если омметр имеет отсчетное устройство, выполненное на основе электромеханического измерительного механизма (магнитоэлектрический прибор или логометр), выполняют вывод магнитной системы измерительного механизма на предельный цикл. Для этого, регулируя сопротивление магазина, два раза плавно увеличивают и уменьшают показания омметра от минимального (ноль) до максимального и обратно. Для приборов с цифровым или жидкокристаллическим отсчетным устройством эта операция не выполняется.
Примечание: Описание процедуры проверки погрешности в [6] не предусматривает описанной выше процедуры. Это грубая ошибка, особенно с учетом правильных требований ГОСТ 8.497–83 (2005) [12] по аналогии и примечаний к п.п. 4 и 5 (см. ниже по тексту).
26
3.Повторяют настройку ноля и калибровку прибора, если она предусмотрена.
4.Плавно регулируя сопротивление магазина только в сторону увеличения (без перерегулирования и возвратов более, чем на единицу старшего по отношению к регулируемому разряда), устанавливают стрелку прибора поочередно на каждую проверяемую отметку RV. Для каждой проверяемой отметки записывают сопротивление магазина RUP. По достижении максимальной оцифрованной отметки увеличивают сопротивление магазина на 10 % и переходят к выполнению п. 6.
5.Плавно регулируя сопротивление магазина только в сторону уменьшения (без перерегулирования и возвратов более, чем на единицу старшего по отношению к регулируемому разряда) снова устанавливают стрелку прибора поочередно на каждую проверяемую отметку RV. Для каждой проверяемой отметки записывают сопротивление магазина RDN. По достижении минимальной оцифрованной отметки проверку прекращают.
Примечание к п.п. 4 и 5: Описание процедуры проверки погрешности из [6] допускает при выполнении этих операций изменять измеряемую величину вверх и вниз вблизи проверяемой отметки, а не по всему диапазону, как описано выше, и как совершенно правильно указано в [12], по аналогии. Такая процедура была бы допустимой, если бы вариация омметра была обусловлена только наличием порога нечувствительности (без гистерезиса!). Подавляющее большинство омметров выполнено с использованием магнитоэлектрического измерительного механизма, обладающего гистерезисом по принципу действия. Поэтому описание по [6] некорректно и следует пользоваться приведенными указаниями п.п. 4 и 5, основанными на ГОСТ 8.497–83 (2005) [12]. Данный документ распространяется, в том числе на приборы
смагнитоэлектрическим измерительным механизмом.
6.Для каждой проверенной отметки рассчитывают абсолютные погрешности при ходе в сторону увеличения сопротивления:
UP RV RUP |
(31) |
27
и при ходе в сторону увеличения сопротивления:
DN RV RDN . |
(32) |
За погрешность ДV прибора при заданном показании принимают наибольшее по модулю из значений, полученных по формулам (31) и (32).
7. Для каждой проверенной отметки рассчитывают вариацию по формуле:
HV |
|
. |
|
|
|
RUP RDN |
(33) |
||
|
|
|
|
|
8. Омметр признают годным к дальнейшей эксплуатации, если для каждой проверенной отметки выполняется неравенство:
V 0PV . |
(34) |
|
9. В соответствии с некорректным требованием [4] и [5], вариация рабочих приборов не нормируется и, соответственно, не проверяется. Поэтому признать негодным поверяемый прибор на основании недопустимо большой вариации юридически невозможно. Однако, если выполняется неравенство
HV 0,5 0PV , |
(35) |
технически целесообразно (и грамотно) в протоколе поверки сделать указание об излишне большой вариации.
5.7. Оформление результатов поверки
Результаты поверки омметра должны быть зафиксированы в протоколе, форма которого дана в обязательном приложении к [6]. Допускается по требованию метрологической службы изменить форму протокола. Практически при выполнении поверки удобно пользоваться заранее подготовленными электронными таблицами.
С 24.09.2020 вступили в силу изменения в Федеральный закон от 26.06.2008 № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» ст. 13, ч. 4 «Результаты поверки СИ подтверждаются сведениями
28
о результатах поверки, включенными в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений (ФИФ ОЕИ). Это означает, что главным и юридически значимым доказательством проведения поверки является запись в ФИФ ОЕИ. Свидетельства о поверке на бумажном носителе формально более не нужны, но по заявлению владельца могут быть оформлены. Для передачи полных сведений о поверке в ФИФ ОЕИ, поверяемые СИ должны иметь заводские, серийные номера или другие обозначения, однозначно идентифицирующие каждый экземпляр. Место, способ и форма нанесения номера или другого обозначения должны обеспечивать прочтение и сохранность в процессе эксплуатации. Даже если номера не были нанесены производителем, при сдаче на поверку владельцу, необходимо позаботиться об этом. Способов нанесения много, нужно выбрать.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Какие требования предъявляются к эталонным мерам при поверке омметра?
2.В каких единицах градуируется шкала омметра?
3.На каких отметках осуществляют поверку омметра?
4.В какой части шкалы получаются минимальные значения погрешности?
5.Что используется для усиления сигнала в электронных омметрах?
6.По каким параметрам выбирается эталон для поверки омметрам?
7.Для каких отметок шкалы омметра определяется вариация?
8. |
Как рекомендуется определять основную погрешность |
со встроенным электромеханическим генератором? |
|
9. |
Каким прибором измеряют напряжение на зажимах мегаометра? |
29
Список использованных источников информации
1.ГОСТ 8.009–94. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений. 2006.
2.ГОСТ 22261–94. Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия.
3.ГОСТ 8.401–80. Классы точности средств измерений.
4.ГОСТ 23706–93. МГС. Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 6. Особые требования к омметрам (приборам для измерения полного сопротивления) и приборам для измерения активной проводимости.
5.ГОСТ 30012.1–02. МГС. Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть I. Определения и основные требования, общие для всех частей.
6.ГОСТ 8. 409–81. ГСИ. Омметры. Методы и средства поверки
7.Малиновский В.Н., Демидова-Панферова Р.М. и др. Электрические измерения. – М.: Энергоатомиздат, 1985.
8.Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешности результата измерений, 2-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат, 1991.
9.Любимов Л.И., Форсилова И.Д., Шапиро Е.З. Поверка средств
электрических измерений. Справочная книга. Изд. 2-е. – Л.: Энергоатомиздат, 1987.
10.ГОСТ 23737–79. Меры электрического сопротивления. Общие технические условия.
11.МИ 1202–86. Приборы и преобразователи измерительные
напряжения, тока, сопротивления цифровые. Общие требования к методике поверки.
12.ГОСТ 8.497–83. ГСИ. Амперметры, вольтметры, ваттметры, варметры. Методика поверки.
13.Приказ Росстандарта от 30.12.2019 № 3456 «Об утверждении государственной поверочной схемы для средств измерений электрического сопротивления постоянного и переменного тока».
14.РМГ 29–2013. Рекомендации по международной стандартизации.
30