Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Поверка средств измерений электрических величин. Учебное пособие
.pdf
131
Значение
доп
δ
зависит от тока, при котором производится поверка. Диапа-
зон токов зависит от типа счетчика и лежит в пределах от 5 % до 120 % и указан в ТД счетчика.
Порог чувствительности (чувствительность) и систематическую составляющую относительной основной погрешности при токе нагрузки, равном 20 %
и менее от номинального значения для электрических счетчиков виброустойчивого исполнения определяют в условиях вибрации с параметрами: ускорение — (5 ± 0,5) м/с2, частота — (10–70) Гц, амплитуда не более 1,5 мм
(ГОСТ 8.391-80).
Такими вибраторами оснащены поверочные установки для поверки счетчиков, применяемых на электроподвижном составе железных дорог.
При поверке электронных счетчиков классов 0,2; 0,5; 1,0 погрешность
определяют путем сравнения периодов выходных импульсов с помощью эталонных измерителей временных интервалов.
Для этой цели счетчики имеют контрольный оптический или потенциальный выход.
132
ГЛАВА 6. ПОВЕРКА ЦИФРОВЫХ ПРИБОРОВ
6.1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЦИФРОВЫХ ПРИБОРОВ И ОСОБЕННОСТИ
ИХ ПОВЕРКИ
Правильность поверок и испытаний любых СИ может быть гарантиро-
вана только в том случае, когда методика их проведения составлена с учетом
особенностей принципа действия этих приборов. Поэтому нормативные документы, устанавливающие методы и средства поверки аналоговых приборов,
оказываются малопригодны для поверки цифровых приборов (ЦП), работа которых коренным образом отличается от работы аналоговых.
Структурная схема ЦП показана на рис. 6.1. Измеряемая величина Х пре-
образовывается аналоговым преобразователем (АП) в величину Y, удобную для
дальнейшего преобразования. Величина Y может быть как разнородной, так и
однородной с входной величиной. В последнем случае АП выполняет функцию масштабного преобразователя, согласуя диапазон, в котором находится
измеряемая величина, с рабочим диапазоном последующих узлов прибора.
Здесь АДП — аналогово-дискретный преобразователь, ОУ — отсчетное устройство, УУ — устройство управления.
Следует отметить, что все узлы, кроме АП и АДП, определяют только
эксплуатационные свойства ЦП и не оказывают влияния на результат измерения.
Рис. 6.1. Структурная схема ЦП
Отличительным свойством ЦП по сравнению с аналоговым является
наличие в нем процесса квантования измеряемой величины, сопровождающегося возникновением методической погрешности квантования. Погрешность
133
квантования возникает вследствие того, что любому значению измеряемой величины в пределах одного кванта соответствует одно и то же показание прибора.
При поверке стрелочных приборов значение измеряемой величины Х ре-
гулируют таким образом, чтобы установить стрелку на числовую отметку шкалы, поскольку такая установка может быть произведена с высокой точностью.
Значение величины Х при этом определяют с помощью эталонной установки. В
цифровом приборе все показания числовые, поэтому при его поверке может
быть использована методика, при которой устанавливается заранее заданное
значение величины Хэ, а с поверяемого цифрового прибора снимается показание Хп. В этом случае может быть применен многоразрядный калибратор, что
позволяет упростить проводимые операции и повысить производительность
поверки. Благодаря этим преимуществам такая методика получила широкое
распространение. Однако она иногда приводит к возникновению методической
погрешности, достигающей максимального значения погрешности квантования.
6.2. ПОВЕРКА ЦИФРОВЫХ ВОЛЬТМЕТРОВ
Поверка цифровых вольтметров (ЦВ) включает в себя следующие операции: внешний осмотр, проверку электрической прочности изоляции, опробование, проверку метрологических параметров.
Схемы и средства поверки. Определение (контроль) погрешности ЦВ
выполняют методом сличения показаний поверяемого ЦВп и эталонного ЦВэ
приборов или методом измерения поверяемым вольтметром ЦВп напряжения,
воспроизводимого эталонной мерой — калибратором КН
э.
Однако при выборе
средств поверки следует учитывать некоторые специфические особенности работы и поверки цифровых вольтметров. Это прежде всего относится к выбору
соотношения пределов допускаемых погрешностей поверяемого и эталонного
приборов. При поверке аналоговых вольтметров это соотношение, как указывалось, жестко регламентировано. При поверке цифровых вольтметров соотношение пределов допускаемых погрешностей эталонного и поверяемого вольт-
метров
п.доп
э.доп
может выбираться произвольно в границах от 1 : 10 до 1 : 2.
Рассмотрим требования к источнику регулируемого напряжения постоянного тока. Очевидно, что он должен позволять получать регулируемое напряже-
134
ние во всем диапазоне измерений поверяемого вольтметра, а плавность регулирования должна позволять изменять напряжение ступенями, не превышающими 0,1 ступени квантования поверяемого вольтметра. Особенно важно,
чтобы источник питания, применяемый при поверке вольтметра постоянного
тока, имел малый коэффициент пульсации переменной составляющей. Это требование продиктовано тем, что многие цифровые вольтметры измеряют мгновенное значение напряжения. При наличии переменной составляющей
в сигнале, подаваемом на вход прибора, последний будет давать разброс показаний, что сделает поверку невозможной. В некоторых вольтметрах
для устранения этого явления имеются на входе фильтры, однако при поверке
требуется проверять работу прибора без фильтра. Чтобы вольтметр давал стабильные показания, источник ИН, используемый при поверке, должен иметь
размах (двойную амплитуду) пульсации переменной составляющей меньше
0,3 единицы квантования поверяемого ЦВ. По этой причине широко распространенные стабилизированные источники типов П136 и У1136, характеризующиеся высоким коэффициентом пульсации, могут быть использованы
при поверке ЦВ лишь с дополнительным фильтром.
Нестабильность выходного напряжения должна быть не хуже 0,1 предела
основной допускаемой погрешности поверяемого вольтметра за 5 мин.
Поверка ЦВ переменного тока выполняется при синусоидальной форме
сигнала, подаваемого на вход прибора. Источник регулируемого напряжения
в этом случае должен обеспечивать перекрытие частотного диапазона поверяемого прибора и установку требуемого значения частоты с погрешностью
не более 5 %. Особые требования предъявляются к форме кривой синусоидального напряжения, т. е. к содержанию высших гармонических составляющих в сигнале. Допустимый коэффициент гармоник (
г
k
) зависит от принципа
построения поверяемого ЦВ. Большинство ЦВ построены на принципе выпрямления переменного тока, т. е. преобразования его в постоянный ток и последующего измерения величины этого постоянного тока. В этом случае происходит
измерение средневыпрямленного значения и показания прибора, выражаемые
в действующих значениях, существенно зависят от коэффициента гармоник
сигнала. Особенно влияют на результаты измерения нечетные гармоники, содержащиеся в сигнале. Например, при содержании 1 % третьей гармоники показания вольтметра изменяются на 0,33 %, а при 1 % пятой гармоники — на 0,2 %.
135
Несколько меньше гармонические составляющие влияют на ЦВ с преобразователями действующего значения напряжения, но и в этом случае изза различного влияния гармонических составляющих на поверяемое и эталонное СИ возможно возникновение методической погрешности. Поэтому значение коэффициента гармоник сигнала на выходе источника или меры должно
обязательно нормироваться в НД на поверяемый ЦВ.
6.3. ПОВЕРКА ЦИФРОВЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КЛЕЩЕЙ
Методика поверки цифровых клещей аналогична поверке цифровых
вольтметров. С помощью поверочной установки задаются номинальные значения токов внутри поверяемого диапазона. Значения токов задаются разработчиком прибора и соответствуют максимальной вероятности появления больших
погрешностей.
Измеренные значения установленных токов определяются по показанию
измерителя клещей.
Полученные погрешности сравнивают с предельно-допустимым значением погрешности, которое рассчитывается по приводимым в техническом
описании прибора формулам для каждого значения контрольного тока.
6.4. ПОВЕРКА ЦИФРОВЫХ ОММЕТРОВ
Поверка цифровых омметров (ГОСТ 8.366-79) включает те же операции,
что и поверка цифровых вольтметров, а выполнение этих операций имеет много общего с выполнением аналогичных операций при поверке вольтметров, поэтому ниже будут рассмотрены только специфические особенности поверки
омметров.
Определение основной погрешности омметров выполняют методом пря-
мого измерения поверяемым омметром сопротивления, воспроизводимого эталонной мерой. Соотношение пределов основной допускаемой погрешности образцовой меры и поверяемого омметра выбирается в пределах от 1 : 10 до 1 : 2,
но не хуже указанного в Государственной поверочной схеме.
Так же как и при поверке вольтметров, методика определения погреш-
ности выбирается в зависимости от соотношения систематической и случайной
136
погрешностей и погрешности квантования. В тех случаях, когда
п.доп
5q
,
проверяемое значение устанавливают на эталонной мере, а по поверяемому
омметру производят один или десять отсчетов в зависимости от соотношения
систематической и случайной погрешностей. Если же
п.доп
5q
, то плавно ре-
гулируют сопротивление меры до получения нужного показания поверяемого
прибора и записывают значение сопротивления эталонной меры. Методика обработки результатов наблюдений и выбор проверяемых точек на основном диапазоне полностью аналогичны соответствующим операциям при поверке вольтметров. За основной диапазон измерений принимают один из диапазонов,
имеющих наименьшую нормированную погрешность. На остальных диапазонах измерений многодиапазонных омметров основную погрешность определяют в четырех точках: в точках, соответствующих верхнему пределу поверяемого диапазона и 0,1 верхнего предела, и точках, соответствующих двум точкам основного диапазона, для которых были получены максимальные
по абсолютному значению положительная и отрицательная погрешности.
137
ЛИТЕРАТУРА
1. Алексеев, Г. А. Стандартизация в технических системах : учебное посо-
бие / Г. А. Алексеев. — Санкт-Петербург : СЗТУ, 2001. — 196 с.
2. Брянский, Л. Н., Дойников, А. С., Крупин, Б. Н. Метрология. Шкалы,
эталоны, практика / под общей редакцией М. В. Балаханова. — Москва :
ВНИИФТРИ, 2004. — 222 с.
3. Бурдун, Г. Д., Марков, Б. Н. Основы метрологии : учебное пособие
для вузов / Г. Д. Бурдун, Б. Н. Марков. — 2-е изд., доп. — Москва : Издательство стандартов, 1975. — 336 с.
4. Камке, Д., Кремер, К. Физические основы единиц измерения /
Д. Камке, К. Кремер. — Москва : Мир, 1980. — 208 с.
5. Ким, К. К., Барбарович, В. Ю., Литвинов, Б. Я. Метрология и техническое регулирование : учебное пособие для вузов железнодорожного транспорта / под редакцией К. К. Кима. — Москва : Маршрут, 2006. — 256 с.
6. Колтик, Е. Д. Создание и развитие метрологии электрических измерений // Законодательная и прикладная метрология. — 2001. — № 4. — С. 41–50.
7. Козлов, М. Г. Метрология и стандартизация / М. Г. Козлов. — Москва ;
Санкт-Петербург : Изд-во «Петербургский институт печати», 2001. — 372 с.
8. Лифиц, И. М. Основы стандартизации, метрологии, сертификации :
учебник / И. М. Лифиц. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Юрайт-М, 2001. —
268 с.
9. Любимов, Л. И. Поверка средств электрических измерений : справочная
книга / Л. И. Любимов. — Ленинград : Энергоатомиздат, 1987. — 296 с.
10. Новицкий, П. В. Основы информационной теории измерительных
устройств / П. В. Новицкий. — Ленинград : Энергия, 1968. — 248 с.
11. Новицкий, П. В., Зограф, И. А. Оценка погрешностей результатов из-
мерений / П. В. Новицкий, И. А. Зограф. — 2-е изд., перераб. и доп. — Ленинград : Энергоатомиздат, 1991. — 304 с.
12. Российская метрологическая энциклопедия / под редакцией
Ю. В. Тарбеева. — Санкт-Петербург : Лики России, 2001. — 839 с.
13. Руководство по выражению неопределенности измерения / под редакцией В. А. Слаева. — Санкт-Петербург : ОНТИ «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева», 1999. — 134 с.
14. Селиванов, М. Н., Фридман, А. Э., Кудряшова, Ж. Ф. Качество измере-
ний : метрологическая справочная книга / М. Н. Селиванов, А. Э. Фридман,
Ж. Ф. Кудряшова. — Ленинград : Лениздат, 1987. — 295 с.
138
15. Сена, Л. А. Единицы физических величин и их размерности /
Л. А. Сена. — Москва : Наука, 1988. — 431 с.
16. Сергеев, А. Г., Крохин, В. В. Метрология : учебное пособие для вузов /
А. Г. Сергеев, В. В. Крохин. — Москва : Логос, 2000. — 408 с.
17. Сергеев, А. Г., Латышев, М. В., Терегеря, В. В. Метрология, стандар-
тизация, сертификация : учебное пособие / А. Г. Сергеев, М. В. Латышев,
В. В. Терегеря. — Москва : Логос, 2003. — 536 с.
18. Системная метрология: метрологические системы и метрология систем / В. А. Грановский. — Санкт-Петербург, 1999. — 360 с.
19. Тартаковский, Д. Ф., Ястребов, А. С. Метрология, стандартизация
и технические средства измерений : учебник для вузов / Д. Ф. Тартаковский,
А. С. Ястребов. — Москва : Высшая школа, 2001. — 205 с.
20. Тюрин, Н. И. Введение в метрологию / Н. И. Тюрин. — Москва : Изда-
тельство стандартов, 1973. — 280 с.
21. Чертов, А. Г. Физические величины (терминология, определения,
обозначения, размерности, единицы) : справочник / А. Г. Чертов. — Москва :
Аквариум, 1997. — 335 с.
22. Шабалин, С. А. Прикладная метрология в вопросах и ответах /
С. А. Шабалин. — Москва : Издательство стандартов, 1986. — 200 с.
23. Широков, К. П., Богуславский, М. Г. Международная система единиц /
под редакцией Ю. В. Тарбеева. — Москва : Издательство стандартов, 1984. —
112 с.
24. Шишкин, И. Ф. Основы метрологии, стандартизации и контроля качества : учебное пособие / И. Ф. Шишкин. — Москва : Издательство стандартов,
1987. — 320 с.
25. Guide to Expression of Uncertainty in Measurement. — Switzerland,
Genéve : ISO, 1993. — 101 p.
139
ПРИЛОЖЕНИЕ
Поверочные установки. Краткие характеристики
1. Установки постоянного тока:
1.1. Установка У355 предназначена для поверки приборов класса точности 0,05 и менее точных. Она содержит потенциометр Р355, делитель напряжений Р357, нормальный элемент НЭ65 — все класса точности 0,005, набор катушек сопротивления класса точности 0,01.
Питание установки осуществляется от электронных стабилизаторов
П136М, П138М и гальванических батарей 1,28 НВМЦ-525. Нормальный элемент, катушки сопротивления, делитель и шунт термостатированы.
1.2. Установка У358 предназначена для поверки аналоговых и цифровых
амперметров, вольтметров, ваттметров в автоматическом режиме. Информация
о поверяемом приборе (класс точности, предел измерения, количество поверяемых точек, число делений) вводится с встроенной клавиатуры.
Установка автоматически производит измерения по всем заданным режи-
мам и определяет погрешность.
Результат выводится на цифровой индикатор и на цифропечатающее
устройство (ЦП).
Установка содержит универсальные калибраторы П320 и П321 (см. раздел 4.3.), поэтому метрологические характеристики установки полностью соответствуют характеристикам калибраторов.
1.3. Установка У309 позволяет поверять амперметры, вольтметры, потен-
циометры и мосты классов точности 0,05 и ниже.
Установка содержит эталонные средства измерений: потенциометр Р309,
делитель напряжения Р35, нормальный элемент (класса точности 0,005) и набор
образцовых катушек сопротивления класса точности 0,01.
Эталонные меры термостатированы.
Питание установки осуществляется от сетевых стабилизированных источников и от аккумулятора.
2. Установки переменного тока:
2.1. Установка У3551 предназначена для проверки амперметров, вольт-
метров, ваттметров и фазометров на переменном токе на диапазоне частот
40 Гц — 20 кГц.
Поскольку в состав установки входит потенциометрическая установка
У355, с помощью установки У3551, могут быть поверены приборы и на постоянном токе.
140
2.2. Установка УПМА-3 предназначена для проверки микроамперметров
и милливольтметров переменного тока в диапазоне частот 20 Гц — 200 кГц.
Установка обеспечивает поверку микроамперметров с пределами от 100 мкА
до 20 мА, милливольтметров с пределами измерений от 25 мВ до 15 В, милливольтметров электронной системы, имеющих входное сопротивление 1 МОм,
с пределами измерений от 0,1 до 25 мВ.
2.3. Установка поверочная полуавтоматическая УППУ-1М предназначена
для поверки амперметров, вольтметров и ваттметров на переменном токе
в диапазоне частот 40 Гц — 20 кГц. При подключении внешних источников
на установке могут быть поверены приборы и на постоянном токе. Источники
установки обеспечивают получение напряжения до 750 В и токов до 10 А.
2.4. Установка У1134М предназначена для поверки на переменном токе
частотой 50 Гц однофазных и трёхфазных ваттметров, варметров, счётчиков
электрической энергии фазометров по эталонным приборам класса точности 0,2.
Установка содержит трёхфазный трансформаторный источник питания.
2.5. Установка К68001 предназначена для поверки тех же приборов, что и
установка У1134 в автоматическом режиме. На ней можно поверять одновременно 10 счётчиков электрической энергии класса точности 1,0 и менее
точных.
Установка содержит эталонный электронный счётчик электрической
энергии У441 класса точности 0,2; трансформаторы тока, амперметры и вольтметры класса точности 0,2.
Электронный трёхфазный источник питания обеспечивает стабилизированный ток до 10 А и без стабилизации — до 100 А.
Результаты поверки выводятся на печатающее устройство.
2.6. Установка для поверки счётчиков электрической энергии УАПС, по-
зволяет поверять в автоматическом режиме одновременно 20 счётчиков класса
точности 2,0 и 2,5.
Установка позволяет определить относительную погрешность счётчиков
с дискретностью 0,1 % на восьми режимах по току.
Результат поверки отображается на цифровом индикаторе и печатается
на ЦПУ.
2.7. Установка для поверки милливольтметров и микроамперметров
(УПМА-3) на переменном токе в диапазоне частот 20 Гц — 200 кГц.
Установка реализует компараторный метод поверки с точностью 0,1–
0,2 % по току в диапазоне 20 мкА — 20 мА, по напряжению — 25 мВ — 15 В.
В качестве источника переменного тока используется генератор стандартных сигналов Г3-34. Цепь постоянного тока питается от гальванических
батарей.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]