In verification or calibration regulation of such devices, as a rule, following operations (tests) are given:

• Outward inspection of instrument;

• Testing;

• Definition of instrument’s slope influence;

• Test of electrical strength and definition of insulation’s resistance;

• Definition of a device response time;

• Definition of intrinsic error and hysteresis;

Експертну повірку проводять органи Державної метрологічної служби при метрологічній експертизі ЗВТ за вимогою суду, прокуратури , міліції, Державного арбітражу, за заявками підприємств та окремих громадян при виникненні суперечок.

Перед тим, як перейти до технічних проблем повірки чи калібрування, слід з’ясувати різницю між схожими у вимові термінами “повірка” та “перевірка”.

Враховуючи наведене раніше визначення термінів “повірка” чи “калібрування” і подальший перелік операцій (перевірок), які при цьому виконуються, можна сказати, що “повірка” чи “калібрування” – це значно складніші, комплексні метрологічні дії, які складаються з багатьох перевірок.

Для кожної групи ЗВТ застосовують дещо відмінні методики повірки чи калібрування, які подаються у відповідних нормативно-технічних документах. Лабораторна робота присвячена калібруванню аналогових приладів прямої дії, а саме стрілкових приладів.

В інструкціях із повірки чи калібрування таких приладів, як правило, наведені наступні операції (перевірки):

• Зовнішній огляд приладу;

• Випробовування;

• Визначення впливу нахилу на покази приладу;

• Перевірка електричної міцності ізоляції та визначення опору ізоляції;

• Визначення часу заспокоєння рухомої частини приладу;

• Визначення основної похибки та варіації показів;

• Definition of instrument pointer failing return to zero scale mark value.

By the composition of verification or calibration equipment and peculiar operations at definition of an instrument’s error, which is verificated or calibrated (briefly in father recital denote it as VI), methods of verification or calibration can be divided on two packets:

• Based on usage as working standards measuring reference instruments (RI) – packet I.

• Based on usage as working standards regarded material measures of electrical units (RM) – packet II.

On methods of packet I (Fig.2.1a) signal X from source S of measuring is supplied to VI and RI simultaneity and compare between themselves their measurements, X_VI and X_RI correspondingly.

X VI X_RM

S RM VI

RI

a b

Fig.2.1. Block diagram of MI verification or calibration with the help of RI (a) and RM (b).

In this case absolute error of VI  is defined as difference of VI – X_VI and RI – X_RI indications:

=X_VI - X_RI

• Визначення величини неповернення вказівника приладу до нульової позначки шкали.

За складом повірочного чи калібрувального обладнання та характерними операціями при визначенні похибки приладу, що повіряється чи калібрується (скорочено в подальшому викладі позначимо його ПП) методи повірки чи калібрування можна поділити на дві групи:

• Грунтовані на використанні як робочих еталонів вимірювальних приладів (ЕП) – група I;

• Грунтовані на використанні як робочих еталонів мір електричних величин (РЕМ) група – II.

В методах групи I (рис.2.1а) сигнал Х від джерела Д вимірювальної величини одночасно подають на ПП і ЕП і порівнюють між собою їх покази, відповідно Х_ПП і Х_ЕП.

Х ПП Х_РЕМ

Д РЕМ ПП

ЕП

а б

Рис.2.1.Структурні схеми повірки чи калібрування ЗВТ за допомогою ЕП (а) та РЕМ (б).

Абсолютна похибка ПП  при цьому визначається як різниця показів ПП – Х_ПП та ЕП – Х_ЕП:

=Х_ПП -Х_ЕП

On methods of packet II (Fig.2.1b) indications of VI are compa­red with magnitude of X_RM from regulable material measure, which reproduces a measurand. As it:

=X_VI – X_RM

Methods of packet 1 are more widespread yet, because of their more simplicity after equipment implementation. Methods of packet II ensure more efficiency; they are more accessible to automation. But their usage needs as yet critical calibrators – special working standards of material measures, which can reproduce many measurand’s magnitudes.

Laboratory work procedure.

In the laboratory work verification or calibration of ammeter and voltmeter are performed by the most widespread method from packet 1 − by direct juxtaposition of VI indications with indications of a working standard – analog direct measuring instrument.

Verification schemes are given on Fig.2.2.

A_VI

V_VI V_RI

A_RI

a b

Fig.2.2. Schemes of verification or calibration of ammeter (a) and voltmeter (b) by juxtaposition method.

У методах групи II (рис.2.1.б) порівнюються покази ПП із значенням Х_РЕМ робочого еталону міри (РЕМ), яка відтворює вимірювану величину. При цьому:

=X_ПП – X_РЕМ

Поки що більш поширені методи повірки групи I, тому що вони простіші за апаратурною реалізацією. Методи групи II забезпечують вищу продуктивність повірки, легше піддаються автоматизації. Але їх застосування потребує наявності поки що дефіцитних калібраторів – спеціальних робочих еталонів мір, які можуть відтворювати багато значень вимірювальної величини.

Виконання лабораторної роботи.

В лабораторній роботі повірка чи калібрування амперметра та вольтметра виконується найпоширенішим із методів групи I – безпосереднім зіставленням показів ПП із показами робочого еталону – аналогового приладу прямої дії.

Схеми повірки подані на рис.2.2.

А_ПП

РДС V_ПП V_ЕП

А_ЕП

а б

Рис.2.2. Схеми повірки чи калібрування амперметра (а) та вольтметра (б) методом зіставлення.

RCS and RVS are regulable current and voltage sources, accordingly;

A_VI and V_VI – accordingly, ammeter and voltmeter, which are verificated or calibrated;

A_RI and V_RI – accordingly, reference ammeter and voltmeter.

Regulable voltage or current source has to ensure a high stable and fluently regulable output.

Operating range of reference instruments (RI) have to be not less then determined by rule: the maximum permissible intrinsic absolute error of RI _RIM have to be even though in 3..5 times less than of VI _VIM one, i.e.:

_RIM  _VIM / 3..5

If operating ranges of VI and RI are the same, that is most widespread practice, it means that the number of RI accuracy class _RI have to be even though in 3..5 times less than number of VI accuracy class _VI.

But under different RI and VI operating ranges you have to use the above represented formula when accuracy class of RI is chosen.

For instance, there is VI with operating range of 250V and accuracy class 4.0.

Let’s calculate the necessary accuracy class of RI with operating range of 300V.

1. It is well known that accuracy class of deflectional instrument is defined by its permissible intrinsic fiducial error _M in percents [1]:

_M= _M / X_N *100, where:

_M – permissible absolute error;

X­_N – fiducial value of scale.

РДС і РНД – регульоване джерело струму або напруги, відповідно;

А_ПП і V_ПП – відповідно, амперметр або вольтметр, які повіряються чи калібруються;

А_ЕП і V_ЕП – еталонові амперметр або вольтметр, відповідно.

Джерело живлення повинно забезпечувати високу стабільність вихідної величини та плавність її регулювання.

Робочі еталони (ЕП) повинні мати межу вимірювання не меншу за правилом: межа допустимої основної абсолютної похибки ЕП _ЕПД повинна бути принаймні в 3..5 разів меншою ніж у ПП _ППД , тобто:

_ЕПД  _ППД / 3..5

Якщо межі вимірювання ЕП і ПП однакові, що найчастіше буває на практиці, то це значить, що число класу точності ЕП _ЕП повинно бути принаймні в 3..5 разів меншим за число класу точності ПП _ПП.

Але при відмінності меж вимірювання ЕП і ПП доводиться при обранні класу точності ЕП користуватись вищенаведеною формулою.

Наприклад, ПП межі вимірювання 250 V має клас точності 4.0.

Обчислимо, який клас точності повинен мати ЕП межі 300 V.

1. Відмінно, що клас точності стрілкового приладу визначається його допустимою основною зведеною похибкою _Д у відсотках [1]:

_Д = _Д / X_Н *100, де:

_Д – допустима абсолютна похибка;

X­_Н – нормальне значення шкали.

In our example _M = 4, а X­_N =250 V. From this we can define the permissible absolute error of this instrument:

_VIM = 10 V (four percents, on account of the accuracy class is 4, from fiducial value of VI scale 250 V).

2. Let’s calculate permissible absolute error of RI:

_RIM  _VIM / 3..5  10V/ 3..5

Having substituted in a dominator the most used factor 4 we shall receive:

_RIM  2.5 V

3. Having known the RI operating range and permissible absolute error, let us define its accuracy class:

_RIM  _RIM / X_RIN *100  2.5V / 300V *100  0.83%

It means that we have to choose accuracy class of RI as 0.5. At permission of accuracy coefficient (it is given in regulations on verification or calibration of concrete instruments’ packets) not 4, but 3, or choosing of RI operating range not 300 V but 250 V, we can limit the RI accuracy class to 1.0.

Verification or calibration conditions have to be normal (they are given in NTD) for VI as well as for RI. At laboratory, as a rule, all conditions meet all requirements of NTD.

Outward inspection of instrument is the first from earlier given list of tests, after the results of which it can be condemned. At this test it is necessary to pay attention to mechanical damage of the device body, glass, scale, pointer, antiparallax mirror strip, switches, cleats, to an absence inside the device of foreign or unplugged objects (can be detected by hearing at

У нашому прикладі _Д = 4, а X­_Н =250 V. Звідси можна визначити допустиму абсолютну похибку цього приладу:

_ППД = 10 V (чотири відсотки, тому що клас точності 4 від нормального значення шкали 250 V).

2. Обчислюємо допустиму абсолютну похибку ЕП:

_ЕПД  _ППД / 3..5  10V/ 3..5

Підставивши у знаменник найуживаніший коефіцієнт точності 4 одержимо:

_ЕПД  2.5 V

3. Знаючи межу ЕП та допустиму абсолютну похибку визначимо його клас точності:

_ЕПД  _ЕПД / X_ЕПД *100  2.5V / 300V *100  0.83%

Це значить, що клас точності ЕП доведеться обрати 0.5. При допущенні коефіцієнта точності (він наводиться в інструкціях з повірки чи калібрування конкретних груп приладів) не 4, а 3, або межі вимірювання ЕП не 300 V, а 250 V можна обійтися класом точності ЕП 1.0.

Умови повірки чи калібрування повинні забезпечуватись нормальними (подаються в НТД) як для ПП, так і для ЕП. В лабораторії, як правило, умови задовольняють усім вимогам НТД.

Зовнішній огляд приладу є першою з наведеного раніше переліку перевірок, за результатами яких він може бути забракований. При цьому треба звертати увагу на механічні пошкодження корпусу, скла,

шкали, стрілки, дзеркальної полоски для уникнення похибок від паралаксу, перемикачів, затискачів, на відсутність всередині приладу

turning over the device). Here, the zero adjuster action have to be tested which have to remove the pointer on 5% of scale length to both sides from zero mark and to set up one exactly on this mark. At finding by outward inspection any damage, the device is recognized as unfit for employment and it is beyond father verification or calibration.

Testing of device is necessary for experiencing of devices answering on measurand’s change and effectiveness devices regulators. By means of fluently regulation of measurand from minimum to maximum and vice verve it is necessary to make sure in the same fluently, without jumps and slowdowns, moving of the device pointer.

For determination of instrument’s slope influence the device, pointer of which is set up on mark X near geometric middle of scale, is sloped after special pattern on 4 sides by certain (from 10 to 45) given in NTD angle from normal position and its indications X_i every time is written down.

For every case the fiducial error (in percents) is calculated by formula:

_І = X – X_i /X_N *100

where: X_N – is fiducial value of device scale [1].

сторонніх або від’єднаних предметів (виявляються на слух при перевертанні приладу). Тут же перевіряють дію коректора, який повинен зміщувати вказівник від позначки механічного нуля на 5% довжини шкали в обидва боки і встановлювати його точно на нуль. При виявленні зовнішнім оглядом будь-якого дефекту прилад визначається непридатним до застосування і подальшій повірці чи калібруванню не підлягає.

Випробовування приладу необхідно, щоб упевнитись, що механізм реагує на зміну вимірювальної величини, а органи керування приладу виконують свої функції. Плавно реагуючи вимірювану величину від найменшого до найбільшого значень і навпаки, треба впевнитись у такому ж плавному, без стрибків та сповільнень, рухові вказівника приладу.

Для визначення впливу нахилу прилад, вказівник якого встановлений на позначку Х близько геометричної середини шкали відхиляють за спеціальним шаблоном на 4 сторони на певний (від 10⁰ до 45⁰) встановлений у його НТД, кут від нормального положення та записують щоразу його покази Х_І.

Для кожного випадку обчислюють зведену похибку (у відсотках) за формулою:

_І = X – X_i / X_Н *100

де: Х_Н – нормальне значення шкали приладу [1].

None of calculate values has to exceed the limit of permissible fiducial error (it corresponds to accuracy class).

For the devices with mechanical opposing torque (not radiometers) an influence of slope can be tested only on mechanical zero mark if the device is turned out.

Tests of insulation electrical strength and its resistance definition are carrying out only at releasing of devices from production or after repair, by means of special high-voltage installations. Therefore, in the laboratory work this parameter is beyond of testing.

Response time of a device is determined only at its releasing from production or after repair. Response time is a time from the moment of measurand change to the moment, when deviation of indications from stable value not exceeds of 1% scale length.

Having regulated of a measurand, we set up the device pointer at certain mark near geometrical middle of scale. Then device is turned out and after appeasement of pointer it has to be turned on.

For devices with pointer length above 150mm response time haven’t to exceed 6s, for another – 4s.

For definition of an intrinsic error and hysteresis, first of all we have to increase fluently the measurand and set up the VI pointer obligatory from less value side one after another at every numeral scale mark and to write down the corresponding indications of RI (reference instrument) – X_RA (atop).

After passing across the last scale mark of VI we have just to overload the device a little by moving the pointer to a limiting detend.

Жодне з обчислених значень не повинне перевищувати межі допустимої основної зведеної похибки (відповідає класу точності).

Для приладів із механічним протидіючим моментом (не логометрів) вплив нахилу можна перевіряти тільки на позначці механічного нуля при неувімкненому приладі.

Перевірка електричної міцності ізоляції та визначення опору ізоляції проводиться лише при випуску приладів із виробництва чи ремонту на спеціальних високовольтних установках. Тому в лабораторній роботі цей параметр не перевіряють.

Визначення часу заспокоєння рухомої частини приладу теж проводиться лише при випуску приладу із виробництва чи ремонту. Час заспокоєння рухомої частини приладу – це час з моменту зміни вимірюваної величини до моменту, коли відхилення показів від стабільного значення не перевищує 1% довжини шкали.

Регулюючи вимірювану величину, встановлюють вказівник приладу на певну позначку біля геометричної середини шкали. Потім прилад вимикають і після заспокоєння коливань вказівника знову вмикають.

Для приладів зі стрілкою довжиною понад 150мм час заспокоєння не повинен перевищувати 6с, для інших – 4с.

Для визначення основної похибки та варіації показів спочатку, плавно збільшуючи вимірювану величину встановлюють вказівник ПП почергово, обов’язково з боку менших значень, на кожну числову позначку шкали Х_ППІ та записують відповідні покази ЕП – Х_ЕНІ.

Після найбільшої позначки шкали ПП дещо перевантажують його, довівши вказівник до обмежувача.

Then, by fluently decreasing of measurand we have to set again the pointer of VI at every numeral scale mark X_VI (but now every time from big value side) and to write down the corresponding indications X_RB (below) of RI (reference instrument working standard). The results of measurements and following calculations should be note at verification protocol after the next example.