I .Цель работы

Экспериментальное ознакомление с градуированием приборов по методу нанесения на шкалу опорных точек. Построение градуировочной кривой и использование её для определения чувствительности и построения шкалы прибора.

2 .Основные сведения

2.1. Показывающие измерительные приборы (приборы с визуальным отсчетом) позволяют определить значения измеряемой величины по отсчётным приспособлениям, т.е. по шкале и указателю. Показание прибора - непосредственный результат измерения, выраженный числовым значением измеряемой величины в установленных единицах, получается из отсчета по шкале.

Шкала измерительного прибора представляет собой совокупность отметок, подражающих ряд последовательных чисел, соответствующих значениям измеряемой величины.

Отметки шкалы - это знаки, соответствующие отдельным значениям измеряемой величины; отметка» обозначенная цифрами, указывающими числовое значе­ние измеряемой величины, называется числовой отметкой.

Линейный промежуток между осями двух смежных отметок называется деле­нием шкалы. Ценой деления шкалы называется значение намеряемой величины, соответствующее одному делению шкалы (ГОСТ 16263-70 «ГСИ. Метрология. Тер­мины и определения"» МИ Л247-93 «Рекомендации. ГСИ. Метрология. Основные термины и определения").

2.2. Для того, чтобы показывающий измерительный прибор мог выполнять свою функцию, он должен быть проградуирован. Градуировка прибора предостав­ляет собой метрологическую операцию, заключающеюся в том, что делениям его шкалы придаются значения, выраженные в установленных единицах измерения.

Существует несколько методов градуирования, из них наибольшее распростра­нение имеет метод непосредственного нанесения на шкалу опорных точек. Он включается в том, что с помощью образцового прибора устанавливают ряд значе­ний величин, измеряемых градуированным прибором, и карандашом наносят на шкалу точкой или чертят положения указателя, соответствующие выбранным значениям показаний градуируемого прибора. Затем по этим отметкам (опорным точкам) вычерчиваю всю шкалу. Промежуточные отметки в интервалах между опорными точкам и получают с помощью специальных технических устройств, позволяющих осуществлять равномерное и неравномерное деление интервалов по определённому закону.

2.3. В учебных условиях метод нанесения опорные точек осуществляют, применяя вспомогательную (временную) шкалу с равномерными делениями. При градуировании, после установки с помощью образцового прибора каждой опорной точки отсчитывают положения указателя в делениях временной шкалы и вписывают их в специальную таблицу, по которой в дальнейшем вычерчивают постоянную шкалу.

2.4. Пользуясь составленной таблицей, можно построить градуировочную кривую прибора X= f(а), где X - значения измеряемой величины, а - показания градуироваемого прибора в делениях его временной равномерной шкал. При этом по оси абсцисс откладывают значения а, а по оси ординат - значения X.

Чувствительность аналогового показывающего измерительного прибора определяется как предел отношения перемещения указателя ∆α к изменению значения измеряемой величины ∆α, вызывавшему это перемещение:

=

Располагая градуировочной кривой, можно графически в каждой точке ее определить чувствительность прибора по наклону к оси ординат касательной к этой кривой в данной ее точке.

2.5. Чувствительность измерительного прибора нельзя смешивать с порогом чувствительности, под которым понимается наименьшее изменение значения I измеряемой величины, способное вызвать заметное изменение показания прибора.

2.6. По градуировочной кривой можно графически построить постоянную шкалу прибора - для этого надо перенести с оси ординат ряд значений измеряемой величины на ось абсцисс (Рис. 1) отметки, соответствующие числам 5 и 10 или их идентичным кратным и подразделениям, делаются длиннее остальных. Цена деления шкал выбирается одной из следующих: 1* , 2*10ⁿ, 5*10ⁿ, где n - любое целое по­ложительное или отрицательное число или нуль.

U, В

5

4

3

2

1

α

Дел.равном.шкалы

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

4

3

2

1

0 1 2 3 4 5

4

3

2

1

V

2.7. У приборов непосредственной оценки важной характеристикой является время успокоения, под которым понимается промежуток времени с момента измерения измеряемой величины до момента, когда отличие показания прибора от установившегося его показания станет равным 1% от длины шкалы.

Для обычных приборов с односторонней шкалой время успокоения определяется при включении измеряемой величины, создающей отклонение указателя приблизительно на геометрическую середину шкалы.

2.7. У приборов с симметричной двухсторонней шкалой определение времени успокоения производится при выключении измеряемой величины, соответствующей конечной отметке шкалы. Для преобладающего количества типов приборов наибольшее допустимое время успокоения составляет 4с.

З. Методические указания

3.1. Градуирование приборов, предназначенных для постоянного тока осуществляется с помощью стабилизированных блоков питания типов Б5-47, Б5-48. При этом градуируемый и образцовый вольтметры включаются параллельно с блоками питания, а миллиамперметры - последовательно через балластное сопротивление (магазин сопротивлений, реостат), значение сопротивления которого нужно выбрать зависимости от установленного напряжения на блоке питания и диапазона регулирования тока. При этом мощность рассеивания балластного сопротивления не должна превышать допустимого значения.

3.2. Градуирование приборов, предназначенных для переменного тока осуществляется с помощью измерительных генераторов типов ГЗ-ЗЗ, ГЗ-56, ГЗ-109; при этом необходимо учитывать все положения пункта 3.1. при подключении приборов к источнику питания. При градуировании приборов, работающих на частоте 50 Гц в качестве регулирующей аппаратуры возможно использование лабораторного автотрансформатора.

3. Градуирование аналоговых измерительных приборов заключается в том, что одна и та же величина подаётся на градуируемый прибор и одновременно измеряется более точным, образцовым прибором непосредственной оценки.

Применяемые при градуировке образцовые приборы должны быть такого класса точности, чтобы их допустимая погрешность была по крайней мере в 5 раз меньше допустимой погрешности градуируемого прибора. Например, при градуировке прибора класса точности 1,0 следует применять прибор класса 1,0:5=0,2. В этом случае поправки к показаниям образцового прибора не учитываются, что упрощает процесс градуирования.

Разрешается применять образцовые приборы с допустимой погрешностью в 2-3 раза меньше основной погрешности градуируемого прибора; при этом необходимо вводить поправки к показаниям образцового прибора.

Для градуировки приборов, предназначенных только для постоянного тока, в качестве образцовых приборов должны применяться приборы магнитоэлектрической системы. Для градуировки приборов переменного тока должны применяться образцовые приборы электродинамической или электромагнитной системы.

3.4. Верхний предел измерения образцовых приборов должен отличаться от верхнего предела градуируемого прибора не более чем на 25%.

Частота переменного тока при градуировании должна быть равна указанной на приборе; в случае отсутствия этого указания градуирование производится на частоте 50 Гц.

3.5. При градуировании прибора известен его верхний предел измерения и указан преподавателем или выбраны самостоятельно другие опорные точки шкалы; для необходимо предварительно определить соответствующие показания образцового прибора по следующим формулам:

α = – П или α = - П

где α- отсчет по шкале образцового прибора, дел; и U_g - действительные значения тока и напряжения, соответствующие опорным точкам, по шкале образцового прибора; и С_u - цена деления образцового миллиамперметра или вольтметра; П - поправка для данной отметки шкалы образцового прибора.