Эталоны и рабочие средства измерений. Поверочная схема

Поверочные схема.

Обеспечение правильной передачи размера единиц физических величин во всех звеньях метрологи­ческой цепи осуществляется посредством поверочных схем.

Поверочная схема — нормативный документ, который уста­навливает соподчинение средств измерений, участвующих в пе­редаче размера единицы от эталона к рабочим средствам измерений с указанием методов и погрешности, и который ут­вержден в установленном порядке. Поверочные схемы делят на государственные, ведомственные и локальные.

Государственная поверочная схема распространяется на все средства измерений данной физической величины, имеющиеся в стране.

Ведомственная поверочная схема распространяется на сред­ства измерений данной физической величины, подлежащие ве­домственной поверке.

Локальная поверочная схема распространяется на средства измерений данной физической величины, подлежащие поверке в отдельном органе метрологической службы.

Государственную поверочную схему разрабатывают в виде государственного стандарта, состоящего из чертежа поверочной схемы и текстовой части, содержащей пояснения к чертежу. Ве­домственную и локальную поверочные схемы оформляют в виде соответствующего чертежа. Ведомственные поверочные схемы не должны противоречить государственным поверочным схемам. Поверочная схема устанавливает передачу размера единиц одной или нескольких взаимосвязанных величин. Она должна включать не менее двух ступеней передачи размера. На чертежах повероч­ной схемы должны быть указаны:

• наименования средств измерений и методов поверки;

• номинальные значения физических величин или их диапазоны;

• допускаемые значения погрешностей средств измерений;

• допускаемые значения погрешностей методов поверки.

Правила расчета параметров поверочных схем и оформления их чертежей приведены в соответствующих документах.

Чертежи поверочной схемы состоят из полей, расположен­ных друг под другом, и имеют такие наименования: «Эталоны», «Образцовые средства измерений п-го разряда», «Рабочие средст­ва измерений». Упрощенная структура чертежа поверочной схе­мы представлена на рис. 1.5.

Методы поверки (градуировки) средства измерений (СИ), указываемые в поверочной схеме, делят на прямые или косвен­ные измерения, непосредственные (с масштабным преобразова­телем или без него), сличение при помощи средств сравнения (например, компаратора). Наименования СИ заключают в прямо­угольники, а методов поверки — в горизонтальные овалы, передачу размеров единиц «сверху вниз» изображают сплошными линиями, соединяющими объекты поверки с соответствующими средствами, откуда передается размер единицы.

Рис. 1.5. Упрощенная структура чертежа поверочной схемы

Поверочную схему смотри в предыдущем вопросе

Приборы сравнения (мосты постоянного и переменного тока, компенсаторы, автоматические мосты)

Приборы сравнения.

Приборы сравнения предназначены для непосредственного сравнения измеряемой величины с величиной, значение которой известно (с мерой). Приборы сравнения могут работать в двух режимах: в равновесном режиме и в неравновесном режиме. Структурные схемы приборов сравнения приведены на рисунке.

При работе в равновесном режиме (рис. а.) измеряемая величина Х полностью компенсируется воздействием меры. Значение меры или ее части, необходимой для компенсации величины Х, в процессе измерения определяется по отсчетному устройству.

В неравновесном режиме разность показаний между мерой и измеряемой величиной измеряется в отсчетном устройстве, шкала которого градуирована в единицах измеряемой величины.

В данном курсе будут рассмотрены мосты постоянного и переменного тока и компенсаторы.

Мосты постоянного тока.

Одинарный мост.

Одинарные мосты постоянного тока предназначены для измерения сопротивлений величиной от 10 Ом и более. Схема одинарного моста приведена на рисунке:

Диагональ, обозначенная на рисунке bd- называется диагональю питания. В нее включен источник питания (батарея) G. Диагональ ас называется измерительной диагональю. В нее включен указатель равновесия (гальванометр) Р.

Выведем условия равновесия моста.

В равновесном режиме I_ур=0. Это условие выполняется когда:

Из первого закона Кирхгофа, с учетом того, что и следует:

I₄=I₁ и I₃=I_2. Принимая во внимание все вышесказанное можно записать:

или . Выражение - является условием равновесия моста.

Чувствительность моста по току и по напряжению определяются как:

- чувствительность моста по току. - чувствительность моста по напряжению.

_yp и U_yp- изменение силы тока и напряжения в измерительной диагонали.

R/R- отношение изменения сопротивления плеча моста к полному сопротивлению этого плеча.

В частном случае, при R₁=R₂=R₃=R₄, чувствительность моста может быть записана как:

и .

R₁₀ - сопротивление R₁ при равновесии.

, , . R_ур - сопротивление указателя равновесия.

В качестве практического примера приведены параметры моста Р-369.

Диапазон измеряемых сопротивлений: 10^-4…1.11111*10¹⁰ Ом.

Класс точности в диапазоне до 10^-3 Ом- 1 и при измерении сопротивлений от1 до 10³Ом класс точности- 0.005.

Мосты переменного тока.

Мосты переменного тока применяются для измерения, как активных, так и реактивных сопротивлений (емкостных и индуктивных).

Схема моста переменного тока приведена на рисунке.

Уравнения, поясняющие принцип действия моста, записываются по аналогии с уравнениями, приведенными для одинарного моста постоянного тока, и имеют вид:

Из первого закона Кирхгофа, с учетом того, что и следует:

I₄=I₁ и I₃=I₂. Принимая во внимание все вышесказанное можно записать:

или . Выражение - является условием равновесия моста.

При работе на переменном напряжении эти уравнения должны быть записаны в показательной форме:

или .

Из этих уравнений следуют условия равновесия моста:

Данная система уравнений показывает, что мост переменного тока может быть уравновешен только при определенном характере нагрузки и схеме включения сопротивлений в ветвях.

Автоматические мосты.

Рассмотрим работу автоматических мостов.

Автоматический мост выполнен на базе реверсивного двигателя, охваченного отрицательной обратной связью по току в измерительной диагонали.

Упрощенная схема такого моста приведена на рисунке.

Прибор работает следующим образом. К питающей диагонали ав подключен источник питания. В измерительную диагональ введены переменный резистор R и усилитель тока УТ. К выходу усилителя подключен реверсивный двигатель РД. Вал двигателя, с одной стороны управляет перемещением движка резистора R, а с другой стороны соединен со шкалой прибора. Усилитель тока подключен таким образом, чтобы при вращении двигателя сопротивления R’ и R’’ изменяясь уменьшали ток в измерительной диагонали бг. Если ток в диагонали бг будет равен нулю, управляющий сигнал на выходе усилителя исчезнет и двигатель остановится. Это состояние будет зафиксировано на шкале, которая проградуирована в единицах измеряемой величины. Если сопротивление в одном из плеч моста изменить - мост будет разбалансирован, в измерительной диагонали появится ток и процесс компенсации повторится.

Компенсаторы.

Компенсаторами называются приборы сравнения, в основу которых положен принцип компенсации Э.Д.С.

Применяются компенсаторы для измерения напряжений и Э.Д.С. с высокой точностью.

Схема компенсатора приведена на рисунке.

На приведенной схеме приняты следующие обозначения::

Gp- источник рабочего тока.

Gn- нормальный элемент.

Gx- источник измеряемого напряжения.

R- регулируемый резистор.

Ro образцовый резистор.

Rk- компенсационный резистор.

P- магнитоэлектрический гальванометр.

Если ключ К находится в положении 1, выполняется равенство:

.

Если ключ находится в положении 2, выполняется равенство:

.

Таким образом, можно сравнить напряжение неизвестного источника Gx c напряжением нормального элемента Gn. Это можно пояснить соотношением:

. Следовательно: .

По приведенной схеме работает, например, компенсатор Р 355. Он имеет класс точности 0.05…0.5 в пределах измерения напряжения 0.6…1500 мВ.

Для увеличения скорости измерений применяют автоматические компенсаторы. Одна из схем такого компенсатора показана на рисунке.

Схема работает следующим образом: В основе прибора лежит усилитель постоянного тока, охваченный обратной связью.

Если обозначить коэффициент усиления УПТ как s, можно записать:

и . Отсюда можно вывести прямую зависимость между током, протекающим по микроамперметру и измеряемым напряжением.

.

Такие компенсаторы применяют для измерения малых напряжений, например на выходе

Поверочные схема.

Обеспечение правильной передачи размера единиц физических величин во всех звеньях метрологи­ческой цепи осуществляется посредством поверочных схем.

Поверочная схема — нормативный документ, который уста­навливает соподчинение средств измерений, участвующих в пе­редаче размера единицы от эталона к рабочим средствам измерений с указанием методов и погрешности, и который ут­вержден в установленном порядке. Поверочные схемы делят на государственные, ведомственные и локальные.

Государственная поверочная схема распространяется на все средства измерений данной физической величины, имеющиеся в стране.

Ведомственная поверочная схема распространяется на сред­ства измерений данной физической величины, подлежащие ве­домственной поверке.

Локальная поверочная схема распространяется на средства измерений данной физической величины, подлежащие поверке в отдельном органе метрологической службы.

Государственную поверочную схему разрабатывают в виде государственного стандарта, состоящего из чертежа поверочной схемы и текстовой части, содержащей пояснения к чертежу. Ве­домственную и локальную поверочные схемы оформляют в виде соответствующего чертежа. Ведомственные поверочные схемы не должны противоречить государственным поверочным схемам. Поверочная схема устанавливает передачу размера единиц одной или нескольких взаимосвязанных величин. Она должна включать не менее двух ступеней передачи размера. На чертежах повероч­ной схемы должны быть указаны:

• наименования средств измерений и методов поверки;

• номинальные значения физических величин или их диапазоны;

• допускаемые значения погрешностей средств измерений;

• допускаемые значения погрешностей методов поверки.

Правила расчета параметров поверочных схем и оформления их чертежей приведены в соответствующих документах.

Чертежи поверочной схемы состоят из полей, расположен­ных друг под другом, и имеют такие наименования: «Эталоны», «Образцовые средства измерений п-го разряда», «Рабочие средст­ва измерений». Упрощенная структура чертежа поверочной схе­мы представлена на рис. 1.5.

Методы поверки (градуировки) средства измерений (СИ), указываемые в поверочной схеме, делят на прямые или косвен­ные измерения, непосредственные (с масштабным преобразова­телем или без него), сличение при помощи средств сравнения (например, компаратора). Наименования СИ заключают в прямо­угольники, а методов поверки — в горизонтальные овалы, передачу размеров единиц «сверху вниз» изображают сплошными линиями, соединяющими объекты поверки с соответствующими средствами, откуда передается размер единицы.

Рис. 1.5. Упрощенная структура чертежа поверочной схемы

Эталоны и рабочие средства измерений. Поверочная схема

Эталон – средство измерений (или комплекс средств измерений), обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы физической величины для передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствами измерения, выполненное по особой спецификации и официально утвержденное в качестве эталона.

По метрологическому назначению эталоны делятся на первичные, вторичные и специальные.

Первичный эталон служит для воспроизведения единицы с наивысшей в стране точностью.

Значения вторичных эталонов устанавливаются по первичным. Вторичные эталоны создаются для организации поверочных работ и обеспечения сохранности первичного эталона.

Специальный эталон служит для воспроизведения единицы в особых условиях, при которых первичный эталон не может быть использован. Первичный и специальный эталоны утверждаются в качестве государственных эталонов и являются исходными для страны.

Вторичные эталоны подразделяются на эталоны-копии, эталоны сравнения и рабочие эталоны.

Эталон-копия служит для передачи размера единицы рабочим эталонам, эталон сравнения применяется для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом, в частности для международных сличений национальных эталонов различных стран.

Рабочий эталон применяется для передачи размера единицы образцовым средствам измерения высшей точности, а иногда и наиболее точным рабочим средствам измерения.

Образцовые средства измерения – предназначены для передачи размера единиц от эталонов к рабочим средствам измерения.

В зависимости от точности образцовые средства измерения делятся на разряды. Число разрядов устанавливается соответствующей государственной поверочной схемой. Образцовые средства измерения, имеющие высшую в данной метрологической службе точность, называются исходными для этой метрологической службы.

Рабочие средства – применяют для измерений, не связанных с передачей размера единиц.

Не разрешается применять рабочие средства измерения для проведения поверочных работ, точно также запрещается использование образцовых средств для измерений, не связанных с поверкой.

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: