Градуировке контрольно-измерительных приборов

При измерении любой физической величины с помощью различных средств измерений, как бы тщательно не осуществлялось измерение, невозможно получить результат, свободный от искажений. Эти искажения могут возникать вследствие несовершенства применяемых методов и средств измерений, влияния на показания прибора условий измерения и ряда других причин. Искажения, сопровождающие всякое измерение, обуславливают погрешности измерений — отклонение результата измерений от истинного значения измеряемой величины.

Абсолютная погрешность измерения выражается в единицах измеряемой величины и определяется по формуле:

А₀ — истинное значение измеряемой величины Поскольку истинное значение измеряемой величины остается неизвестным, в качестве А₀ условно принимают значение, называемое действительным, которое получено с помощью метода или прибора более высокой точности.

Относительная погрешность выражается в процентах и определяется по формуле

Приведенной погрешностью называется отношение абсолютной погрешности измерения к полному размаху шкалы прибора, выраженное в процентах:

где А_н и А_к — показания прибора в начале и конце шкалы.

Вариацией называется наибольшая экспериментально полученная разность между показаниями измерительного прибора, соответствующая одному и тому же действительному значению измеряемой величины при прямом и обратном ходах (в неизменных условиях измерения):

где Ап и Аоб — показания измерительного прибора при прямом и обратном ходах.

Вариации вызываются трением в механизме прибора, зазорами(люфтами) в кинематических парах, гистерезисом, остаточными деформациями в упругих элементах прибора и т.п. Вариация, выраженная в процентах от размаха шкалы прибора, должна быть меньше допустимой основной погрешности прибора:

Метрологической характеристикой точности большинства технических средств измерений являются пределы основной и дополнительной погрешностей. Основной погрешностью называется погрешность средства измерения, используемого в нормальных условиях его эксплуатации, определяемых ГОСТами или другими техническими условиями на средства измерений. Под нормальными понимают такие условия эксплуатации прибора, при которых влияющие на измерение величины (температура, давление, влажность окружающего воздуха, напряжение питания, уровень вибраций и т.п.) находятся в пределах допустимых значений. Дополнительной называется погрешность, возникающая при выходе параметров, характеризующих условия эксплуатации прибора, за область допустимых значений. Под пределами основной и дополнительной погрешности понимают наибольшую (без учета знака) соответствующую погрешность средства измерений, при которой оно может быть признано годным и допущено к применению. Пределы допустимых основной и дополнительной погрешностей средств измерений устанавливаются в виде абсолютных и приведенных погрешностей.

Класс точности — это обобщенная характеристика средств измерений, определяемая пределами допустимых основной и дополнительной погрешностей, а также другими свойствами средств измерений, влияющих на их точность, значения которых регламентируются стандартами. Под классом точности понимают число, соответствующее абсолютной величине допустимой основной приведенной погрешности. Это число приводится на шкале прибора или в его технической характеристике. Классы точности приборов выбираются из ряда:

Приборы автоматического контроля выпускаются классом от 0,2 до 4,0.

Для определения фактической погрешности измерительных приборов их периодически подвергают поверке. Поверкой называется комплекс мероприятий, проводимых с целью установления работоспособности прибора и достоверности его показаний. Поверка измерительных приборов заключается в определении его наибольшей приведенной погрешности и сравнение ее с классом точности данного прибора. Прибор считается годным для эксплуатации, если его наибольшая приведенная погрешность и вариация, определяемая по формуле (2.5), не превышают присвоенный ему класс точности.

Для выполнения поверочных операций необходимо располагать измерительными устройствами более высокого класса точности: класс точности поверяющего прибора должен быть на 3-5 классов выше класса точности поверяемого прибора. Приведенная погрешность и вариация определяются для всех оцифрованных отметок шкалы поверяемого прибора при прямом и обратном ходах измерений. Данные поверки заносятся в протокол.

Градуировкой измерительного прибора называется операция, посредством которой делениям шкалы прибора присваиваются значения, выраженные в единицах измеряемой величины.

Изучение и проверка работоспособности приборов

Лабораторная работа №1 «Изучение и проверка

Работоспособности потенциометра и милливольтметра»

Цель работы: Изучение устройства и принцип действия автоматического потенциометра и милливольтметра; приобретение навыков по проверке работоспособности указанных приборов.

Термоэлектрический термометр состоит из термоэлектрического преобразователя температуры (термопары) и вторичного прибора. Измерение температуры осуществляется косвенным методом — путем измерения с помощью вторичного прибора термоэлектродвижущей силы (термоЭДС) термопары, однозначно зависящей от разности температур рабочего (горячего) спая термопары и ее свободных концов. Эта зависимость (статическая характеристика термопары) стандартизована для температуры свободных концов, равной 0ºС. При температуре свободных концов Т ºС величина ЭДС термопары Е_Т(t) отличается от стандартной на постоянную величину Е₀ (Т):

где Е_Т(t) и Е₀ (t) — ЭДС термопары при температуре рабочего спая t ºС и температуре свободных концов соответственно Т ºС и 0 ºС;

Е₀(Т) — ЭДС термопары при температуре рабочего спая Т ºС и температуре свободных концов 0 ºС.

По уравнению (3.1) характеристика термопары может быть пересчитана для любой температуры свободных концов термопары.

В качестве вторичных приборов для измерения термоЭДС применяются милливольтметры и автоматические потенциометры. Шкалы вторичных приборов, предназначенных для работы с термопарами, градуированы в единицах температуры. Так как зависимости термоЭДС Ео(t) от температуры у различных типов термопар отличаются друг от друга, на шкале конкретного прибора указывается тип термопары, для которой проградуирована шкала данного прибора: ХК — хромель-копелевая термопара, ХА — хромель-алюмелевая и т.д. Термопары других марок в комплекте с данным прибором не могут применяться без градуировки его шкалы.

Следует помнить, что градуировка шкалы приборов может быть произведена и при температуре свободных концов термопары, отличной от 0 ºС. В современных автоматических потенциометрах, предназначенных для работы с термопарами (потенциометры могут применяться для измерения других физических величин, преобразованных в напряжение постоянного тока), предусмотрена автоматическая компенсация измерения действительной температуры свободных концов термопары для исключения возникающей при этом ошибки измерения температуры.

В основу работы потенциометра положен компенсационный метод измерения, заключающийся в уравновешивании (компенсации) измеряемой ЭДС известным падением напряжения.

Принципиальная схема измерения ЭДС термопреобразователя компенсационным методом показана на рисунке 3.1.1. Схема содержит: Б — батарею; г- реостат; Rр — калиброванный реохорд; НГ — нуль-гальванометр; Т — термоэлектрический преобразователь (термопару); НЭ — нормальный элемент Вестона; R_K— контрольное сопротивление; П — переключатель.

Простейшая потенциометрическая схема состоит из трёх взаимосвязанных электрических цепей — рабочей, измерительной и контрольной. Под действием ЭДС батареи в рабочей цепи протекает ток Iр, величина которого определяется суммой трёх сопротивлений — реостата г, сопротивления R_K и сопротивления реохорда Rр. При постоянстве тока Iр реохорд может рассматриваться как известный источник напряжения, величина которого определяется положением движка, а полярность — направлением тока в рабочей ветви. К реохорду встречно через нуль-гальванометр НГ, называемый нуль-прибором, подключён термопреобразователь Т с неизвестным значением ТЭДС. В случае неравенства Е_Х и падения напряжения U_АД на участке реохорда АД в измерительной цепи возникает напряжение разбаланса, наличие которого определяется по отклонению стрелки нуль-прибора. При перемещении движка реохорда в направлении, соответствующем уменьшению напряжения разбаланса, в момент равенства Е_Х = U_АД стрелка нуль-прибора установится на нулевой отметке, т.е. ток в измерительной цепи будет равен нулю, и по шкале калиброванного реохорда можно определить величину падения напряжения, а следовательно, и неизвестную ЭДС. Результат измерения будет правилен лишь при условии постоянства тока I_Р. Поскольку ЭДС батареи изменяется с течением времени вследствие необратимости протекающих в ней при разрядке электрохимических процессов, ток в рабочей цепи поддерживается постоянным за счёт изменения сопротивления реостата г.

Установка рабочего тока производится с помощью контрольной цепи. Для этого переключатель П устанавливают в положение К (контроль). При этом термопара Т отключается от схемы, нормальный элемент НЭ подключается так, что его напряжение сравнивается с напряжением на контрольном сопротивлении R_К. Равенству Е_НЭ =I_РR_K соответствует требуемое значение тока I_Р. При выполнении этого условия ток через нуль-прибор протекать не будет и его стрелка должна находится на нулевой отметке, что достигается путём изменения сопротивления реостата г. Данный метод измерения ЭДС является одним из наиболее точных.

Рисунок 3.1.1 — Принципиальная схема измерения ТЭДС

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...

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

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

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