Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии

Уральский филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения дополнительного профессионального образования

Академия стандартизации, метрологии и сертификации

Поверка, калибровка информационно-измерительных систем

Отчет по учебной стажировке

Тема:

Поверка цифрового вольтметра Щ-304

Слушатель: Собянин А.С.

Группа №14.1-0 27 /14

Руководитель: Перевалова Н.А.

2014 год

Содержание

Введение

Основные технические данные ЦВ Щ-304

Устройство и работа ЦВ Щ-304

Проведение поверки

Требования к образцовым и вспомогательным средствам измерений

Результаты поверки

Необходимость периодического контроля метрологических параметров вольтметров

Автоматизация поверки

Заключение

Литература

Введение

Метрология - это наука об измерениях и методах обеспечения их единства.

Метрология изучает широкий круг вопросов, связанных как с теоретическими проблемами, так и с задачами практики. К их числу относятся: общая теория измерений, единицы физ. величин и их системы, методы и средства измерений, методы определения точности измерений, основы обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений, эталоны и образцовые средства измерений, методы передачи размеров единиц от эталонов к рабочим средствам измерения. Большое значение имеет изучение метрологических характеристик средств измерений, влияющих на результаты и погрешности измерений.

Методы измерений

Метод измерений - это совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Все без исключения методы измерения являются разновидностями одного единственного метода - метода сравнения с мерой, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой (однозначной или многозначной). Различают следующие разновидности этого метода: метод непосредственной оценки, (значение измеряемой величины определяют непосредственно по отсчетному устройству многозначной меры, на которую непосредственно действует сигнал измерительной информации, например, измерение электрического напряжения вольтметром); метод противопоставления (измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения - компаратор, например - равноплечие весы).

Дифференциальный метод (сравнение меры длины с образцовой на компараторе) нулевой метод (результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения равен нулю) метод замещения - измеряемую величину заменяют известной величиной, воспроизводимой мерой (взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну чашу весов) метод совпадений - разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадение меток шкал или периодических сигналов (измерение длины при помощи штангенциркуля с нониусом)

Методы измерений в зависимости от способа получения результата

Прямое измерение - измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных.

Косвенное измерение - измерение, при котором искомое значение величины находят по известной зависимости межу этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям (нахождение плотности по массе и размерам)

Совокупные измерения - производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин находят из системы уравнений, получаемых при прямых измерениях (нахождение массы гири в наборе по известной массе одной из них и по результатам сравнения масс различных сочетаний гирь)

Совместные измерения - проводимые одновременно измерения двух или более неодноименных величин для выявления зависимости между ними.

Единица физической величины

Единица физической величины - физическая величина (ФВ) фиксированного размера, которой условно присвоено значение, равное единице, и применяемая для количественного выражения однородных физических величин. Различают основные, производные, кратные, дольные, когерентные, системные, внесистемные единицы. Производная единица - единица производной ФВ системы единиц, образованная в соответствии с уравнением, связывающим ее с основными единицами или же с основными и уже определенными производными. Производная единица называется когерентной, если в этом уравнении числовой коэффициент равен единице.

Международная система СИ

Включает в себя следующие величины:

1. длина (метр)

2. масса (килограмм)

3. время (секунда)

4. сила тока (ампер)

5. температура (кельвин)

6. сила света (кандела)

7. количество вещества (моль)

Погрешности измерений - отклонения результатов измерения от истинного значения измеряемой величины. Погрешности неизбежны, выявить истинное значение невозможно.

По числовой форме представления

· Абсолютная погрешность (А = Ад-Аизм (действит. минус измерянное)

· Относительные погрешности

· Относительная действительная

o Относительная измерянная

o Относительная приведенная

o Amax - максимальное значение шкалы прибора

По характеру проявления

· Систематические (могут быть исключены из результатов)

· Случайные

· Грубые или промахи (как правило, не включаются в результаты изм)

Классификация погрешностей в зависимости от эксплуатации приборов

Основная - это погрешность средства измерения при нормальных условиях

Дополнительная погрешность - это составляющая погрешности средства измерения, дополнительно возникающая из-за отклонения какой-либо из влияющих величин или неинформативных параметров от нормативного значения или выхода за пределы нормальной области значений. Дополнительных погрешностей столько, сколько функций влияния или неинформативных параметров.

Измерительные преобразователи, измерительные приборы

Измерительные преобразователи - техническое средство, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или сигнал измерительной информации, удобный для обработки, хранения, индикации или передачи и имеющее нормированные метрологические характеристики. Различают: первичные Пр - первые в измерительной цепи, к которым подведена измеряемая величина; промежуточные; передающие; масштабные. Конструктивно обособленные Пр называют также датчиком.

Измерительный прибор (ИП) - наиболее распространенное СИ, предназначенное для выработки измерительной информации в форме, доступной для восприятия наблюдателем (оператором). Имеют в своем составе меру. Различают ИП аналоговые, цифровые, показывающие, регистрирующие самопишущие, печатающие, интегрирующие, суммирующие, сравнения. СИ могут быть функционально объединены в измерительные установки. Если в них включены образцовые СИ, их называют поверочными установками. Если СИ соединяются между собой каналами связи и предназначаются для выработки измерительной информации в форме, доступной для восприятия, обработки и передачи, такую совокупность называют измерительной системой.

Отсчетное устройство

Отсчетное устройство - часть конструкции средства измерения, предназначенная для отсчета показаний. Может быть в виде шкалы, указателя, дисплея, экрана осциллографа и т.п.

Классификация средств измерений

Средства измерений классифицируются по весьма разнообразным признакам, которые в большинстве случаев взаимно независимы, и в каждом СИ могут находиться почти в любых сочетаниях.

Основные критерии:

· Принцип действия

· Способ образования показаний

· Способ получения числового значения измеряемой величины

· Точность

· Условия применения

· Степень защиты от внешних магнитных и электрических полей

· Устойчивость против механических воздействий и перегрузок

· Стабильность

· Чувствительность

· Пределы и диапазоны измерений

По некоторым признакам классификация различных СИ одинакова, по другим она различна. Некоторые признаки применимы к одним видам СИ и неприменимы к другим. Наибольшее число признаков охватывает классификация электроизмерительных приборов. Классификация СИ в зависимости от устойчивости к механическим воздействиям. По степени защиты от внешних воздействий различают СИ обыкновенные, пыле-, брызго-, водо-, газозащищенные, герметические и взрывобезопасные. К обыкновенным по устойчивости к механическим воздействиям приборам и их вспомогательным частям относятся такие приборы и части, которые в упаковке для перевозки выдерживают без повреждения транспортную тряску на протяжении двух часов. Следующая категория - приборы обыкновенные с повышенной механической прочностью. Еще более требования предъявляются к приборам, тряско-, вибро-, и ударопрочным. Важна также устойчивость к перегрузкам. Электроизмерительные приборы могут выдерживать только кратковременную перегрузку. Их испытывают ударами током (девятью) в 10 раз превышающим номинальный, продолжительностью в 0,5 с и интервалом в одну минуту, с последующим одним ударом таким же током, продолжительностью в 5 сек.

Поверка средств измерений

Поверка - совокупность действий, выполняемых для определения или оценки погрешностей СИ. Поверки бывают государственные (внеплановые), обязательные (при производстве прибора) и периодические. При поверке сравниваются меры или показатели измерительных приборов с более точной образцовой мерой или с показаниями образцового прибора. Класс точности образцового прибора должен быть на 3 единицы выше поверяемого.

Операции поверки средств измерений. В операцию поверки входит редварительный внешний осмотр и проверка комплектности прибора. оверка производится по поверочной схеме, составленной соответствующей етрологической организацией. Сроки и методы поверки регламентируются ормативной документацией. Результаты поверки оформляются в виде ротокола и по окончании поверки делается вывод про пригодность данного рибора к эксплуатации.

Методы поверки средств измерений

Поверка - совокупность действий, ыполняемых для определения или оценки погрешностей СИ. Основные методы поверки:

· Путем непосредственного сличения

· С помощью приборов сравнения

· Поверка СИ по образцовым мерам

· Поэлементная поверка СИ

· Поверка измерительных приборов сравнения

Измерение тока и напряжения являются основными при исследовании различных устройств и при контроле их работы. Однако, в радиотехнике преобладающее значение имеет измерение напряжения, а к измерению токов прибегают в довольно редких случаях. Это обусловлено тем, что для описания работы различных радиотехнических устройств используют преимущественно напряжение, а не токи, и экспериментально приходиться измерять эти напряжения. Измерение напряжений в электронных схемах отличаются от подобных измерений в электрических цепях, что объясняется специфическими особенностями электрических сигналов, используемых в электронике и радиотехнике:

исключительно широкой областью частот - от постоянных до СВЧ (2Ггц);

большой диапазон измеряемых значений напряжений - от долей микровольта до десятков киловольт;

малой мощностью источника напряжений.

При рассмотрении электронных вольтметров, прежде всего, будем делить всю совокупность этих приборов на две большие группы: аналоговые и цифровые.

Цифровые вольтметры широко распространены в технике измерения напряжений постоянного и переменного тока. Это объясняется многими их достоинствами: высокой точностью, широким диапазоном измерений при высокой чувствительности, отсчетом в цифровой форме, автоматическими выборами пределов и полярности, относительной простотой осуществления документальной регистрации показаний, возможностью получения результатов наблюдений в форме удобной для ввода в ЭВМ, возможностью выхода на интерфейсную шину и включения в состав измерительно-вычислительного комплекса.

Основные недостатки цифровых вольтметров: сложность схемы, более высокая стоимость и меньшая надежность, чем у аналоговых, большие габариты. Однако, достижения в области микроэлектроники способствуют устранению или уменьшению этих недостатков.

При измерении напряжения постоянного тока определяют его значение. Целью измерения напряжения переменного тока является, как правило, нахождение значения какого-либо его параметра. Напряжение переменного тока характеризуют четырьмя основными параметрами: пиковым, средним, средневыпрямленных и среднеквадратическим значениями.

Основной вид цифрового вольтметра Щ-304

измерение погрешность поверка цифровой вольтметр

Таблица 1

Основные технические данные цифрового вольтметра Щ-304

Верхний предел диапазона измерений	од, %	Входное сопротивление Rвх, M
1 mv
10 mv
100 mv
1 V
10 V
100 V
500 V

Примечание. Uk - верхний предел;

Ux - показания прибора.

Дополнительная погрешность прибора, вызванная воздействием внешнего магнитного поля с индукцией 0.4 , синусоидально изменяющееся во времени с частотой сети питания, не превышает половины предела допускаемой основной погрешности.

Прибор Щ-304 выдерживает в течении 1 min напряжение, равное конечному значению ближайшего диапазона измерения, на всех диапазонах с индикацией перегрузки на табло прибора значения “12000”, кроме предела 500V. На пределе 500V допускается воздействие в течении 1 min напряжения 600V. Прибор Щ-304 выдерживает в течении 1 min напряжение равное 1.5 конечного значения диапазона измерений, и десятикратную перегрузку в течении 10S на пределе 1V.

Полярность измеряемого напряжения определяется автоматически.

Прибор имеет автоматический и внешний запуск.

Отсчет результата измерения производится по отсчетному устройству, индицирующему:

- полярность измеряемого напряжения;

- пять цифр отсчета;

- десятичную запятую (точку).

Прибор сохраняет результат измерений до ввода новой информации.

Коэффициент ослабления внешней помехи не хуже:

60 dB - для помехи нормального вида, представляющей собой напряжение частоты питающей сети, приложенное ко входу прибора, величиной не более 100% от предела измерений при отсутствии входного сигнала постоянного тока и не более 20% от предела измерений при входном сигнале, равном пределу измерений;

80 dB - для помехи общего вида, представляющей собой напряжение частоты питающей сети, приложенной ко входу прибора относительно корпуса при несимметрии входа 1K; 120 dB -для помехи общего вида, представляющей собой напряжение постоянного тока, приложенное ко входу прибора относительно корпуса при несимметрии входа 1K.

Периодичность ручной калибровки не менее 8часов на всех нулей на пределе 1mV - 0,5 часа в течение первых двух часов после установления рабочего режима и 1 час при последующей работе без выключения, на пределе 10 mV -8 часов, на остальных пределах - 24 часа.

Устройство и работа цифрового вольтметра Щ-304

Структурная схема прибора приведена на рисунке ниже.

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Прибор состоит из гальванически изолированных друг от друга блока логических операций (цифрового блока). Связь между ними осуществляется через импульсные трансформаторы.

Измеряемое напряжение через масштабный преобразователь поступает на преобразователь U/t. Для преобразования постоянного напряжения во временной интервал используется метод двойного интегрирования, при котором заряд интегрирующей емкости производится от измеряемого напряжения за время t0 - t1 , а заряд от источника опорного напряжения за время t1 - t2.

С преобразователя U/t импульс t2, момент окончания разряда, поступает на синхронизатор цифрового блока, где заполняется импульсами высокой частоты. Число импульсов подсчитывается, и результат выдается на цифровое табло прибора.

Проведение поверки

Поверка - это установление пригодности СИТ, на которые распространяется Государственный Метрологический надзор к применению на основании контроля их метрологических характеристик. Проводить поверку необходимо в нормальных условиях (температура t = 20C, атмосферное давление 760 мм.рт.ст., влажность = 85%).

Внешний осмотр. При проведении внешнего осмотра необходимо проверить четкость фиксации переключателя, плавность регулировки элементов, расположенных на передней панели.

Электрическое сопротивление между клеммой «» и всеми металлическими неизолированными частями корпуса прибора измеряется омметром и не должно превышать 0,2 .

Определение основной погрешности производится по схеме, изображенной на рис.1, при двух полярностях поверяемого напряжения. Регулировкой выходного напряжения источника устанавливают такое значение Ux, при котором на табло поверяемого прибора индицируется значение Ni меньше номинального значения Nо в контролируемой точке на одну единицу младшего разряда.

Затем увеличивают напряжение источника до значения Ux1, при котором начнут появляться показания , и определяют

(1)

Регулировкой выходного напряжения источника устанавливают текущее значение Ux , при котором на одну единицу младшего разряда.

Затем уменьшают напряжение источника до значения Ux2 , при котором начнут появляться показания , и определяют

(2)

За погрешность принимают наибольшую из и .

Поверяемый прибор признают годным, если:

од

Пределы допустимой основной погрешности, определены по формуле таблицы 1, и контролируемые точки приведены в таблице 2

Таблица 2

Верхний предел диапазона измерений	Контролируемые точки (значения от предела)
	0,1	0,3	0,5	0,7	1,0	1,997
	Предел допускаемой основной погрешности, од , %
1mV	1,10	0,43	0,30	0,243	0,20	0,183
10mV	0,55	0,21	0,15	0,121	0,10	0,091
100mV	0,24	0,11	0,08	0,060	0,06	0,057
1V	0,23	0,10	0,07	0,059	0,05	0,047
10V	0,24	0,11	0,08	0,069	0,06	0,057
100V	0,24	0,11	0,08	0,069	0,06	0,057
500V	0,55	0,21	0,15	0,121	0,10	0,091

Примечание. Прибор Щ-304 поверяется на пределе 1V в соответствии таблицей 2, на остальных пределах поверка производится на точках 0.1Uk , 0.5Uk , и Uk , а также дополнительно в точках 0.3 Uk и 0.7 Uk , если в этих на пределе 1V получена близкая к допускаемому значению погрешность.

Схема соединений для определения основной погрешности

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Требования к образцовым и вспомогательным средствам измерений

При определении значений метрологических характеристик ЦВ требования к допустимым погрешностям образцовых СИ и характеристикам вспомогательных устройств должны устанавливаться такими, чтобы при измерении обеспечивалось требуемая погрешность определения измеряемой характеристики.

Требования к точности измерений при контроле метрологической характеристики следует установить в зависимости от заданных параметров качества контроля указанных в МИ 187-79, МИ188-79.

Ступень регулирования напряжения образцового источника сигнала, подаваемого на вход поверяемого ЦВ, не должно превышать:

0.25q поверяемого ЦВ, если его случайная составляющая погрешности пренебрежительно мала ;

меньше из двух значений 0.25q или 0.33 q поверяемого ЦВ, если нормировано среднее квадратическое отклонение случайной составляющей инструментальной погрешности.

Необходимо учитывать суммарное воздействие случайной составляющей погрешности образцовых СИ. Это воздействие на должно превышать:

0.33q поверяемого ЦВ, если нормирован предел q допускаемых значений среднеквадратичного отклонения случайной составляющей инструментальной погрешности;

0.25q поверяемого ЦВ, если случайная составляющая его пренебрежительно мала и не нормируется.

Результаты поверки

Диапазон измерений	Поверяемая точка	Показания прибора	Абсолютная погрешность	Абсолютная допускаемая погрешность
1В	100	мВ	100.110	мВ	+0.11	мВ	0.24	мВ
	200		200.200		+0.20		0.26
	300		299.990		-0.01		0.3
	400		399.985		-0.015		0.33
	500		500.022		+0.02		0.35
	700		700.018		+0.018		0.48
	1000		1000.03		+0.03		0.50
1мВ	0,1	мВ	0.1001	мВ	+0.001	мВ	0.001	мВ
	0,3		0.3000		0		0.001
	1,0		1.001		0.001		0.002
10мВ	1,0	мВ	1.003	мВ	+0.003	мВ	0.006	мВ
	3,0		3.004		+0.004		0.006
	10		10.008		+0.008		0.01
100мВ	10	мВ	100.012	МВ	+0.012	мВ	0.024	мВ
	30		299.999		-0.001		0.033
	100		100.031		+0.031		0.06
10В	1,0	В	1.0018	В	+1.8	мВ	2.4	мВ
	3,0		2.9993		-0.7		3.3
	10		10.003		+3		6.0
100В	10	В	100.001	В	+1	мВ	24	мВ
	30		29.989		-11		33
	100		100.045		+45		60
500В	50	В	100.018	В	+0.018	В	0.275	В
	250		249.85		-0.15		0.375
	500		500.450		+0.450		0.500

По результатам поверки можно сделать вывод, что абсолютная погрешность поверенного вольтметра Щ-304 находится в пределах допускаемой.

Заключение

Вольтметры, выпускаемые промышленностью, содержат преобразователи разных типов: пиковые, квадратичные, средневыпрямленного значений, и, как правило, они градуируются в значениях различных параметров напряжения. Необходимо знать, в каких значениях градуирована шкала вольтметра, и для какого напряжения. Чтобы найти значения параметров напряжения не соответствующих типу преобразователя, необходимо располагать значениями коэффициентов амплитуды и формы.

Измеряя параметры несинусоидального напряжения вольтметром с закрытым входом следует учитывать, что на преобразователь поступает напряжение без постоянной составляющей. Форма этого напряжения отличается от формы входного.

При измерении на ВЧ начинают проявляться резонансные свойства входной цепи вольтметра. Если частота подводимого напряжения приближается к резонансной частоте входной цепи, то напряжение возрастает и превышает подводимое.

При работе вольтметра на инфранизкой частоте появляются погрешности обусловленные инерционностью отдельных узлов, длительностью происходящих в них переходных процессов и изменениями информационного параметра входного сигнала за время, необходимое для его преобразования. При измерении ВЧ напряжения возникают дополнительные погрешности, если от момента переключения входного сигнала до момента запуска ЦВ проходит время меньше, чем необходимо затухания переходных процессов. Поэтому, зная дополнительные характеристики ЦВ и спектральный состав входного сигнала, можно рассчитать значения дополнительных погрешностей измерений.

Поверка средств измерений имеет большое значение, выходящее далеко за рамки данной лаборатории, института, предприятия. Поверка средств измерений является по существу одним из звеньев многоуровневого процесса передачи размера единицы эталона до рабочего средства измерений. Именно связь с эталоном является необходимым условием повсеместного единства мер, единства измерений. При эксплуатации и хранении средств измерений проводится периодическая поверка.

Необходимость периодического контроля метрологических параметров вольтметров

Для вольтметров, согласно МИ 1202-86 (Методические указания. Государственная система обеспечения единства измерений. Приборы и преобразователи измерительные напряжения, тока, сопротивления цифровые. Общие требования к методике поверки) установлен поверочный интервал 2 года.

Автоматизация поверки

Быстрый рост числа выпускаемых и находящихся в эксплуатации средств измерений в частности ЦИУ приводит к тому, что традиционные методы измерений и прежде всего поверки рассчитанные на применение ручного труда становятся тормозом для дальнейшего повышения эффективности производства ЦИУ. Сравнительно высокая трудоемкость поверки ЦИУ, возможность строгой формализации ее процесса привели к тому, что автоматизация испытаний ЦИУ развивается в первую по пути автоматизации их поверки.

Цифровые вольтметры более всего подвергаются автоматизации т.к., информация представлена в цифровом виде (имеется выход) имеется автоматический выбор диапазона измерений (или дистанционный). Промышленностью налажен выпуск программируемых калибраторов напряжений. Поэтому ЭВМ по заданному алгоритму поверки устанавливает на входе поверяемого вольтметра, с помощью калибратора напряжений, напряжение в поверяемой точке. После чего ЭВМ считывает информацию с ЦВ, и вычисляет систематическую составляющую инструментальной погрешности поверяемого ЦВ и сравнивает с пределом допустимого значения систематической составляющей погрешности, или измеряет с предельным значением методической погрешности и сравнивает с пределом допустимых значений погрешности ЦВ. После просмотра всех контролируемых точек печатает протоколы поверки.

Литература

Мирский Г.Я. Электронные измерения. Москва «Радио и связь» 1986 г.

Вострокнутов Н.Н. Испытания и поверка цифровых измерительных устройств. Москва 1977 г.

Хромой Б.П. Электро радио измерения. Москва «Радио и связь», 1985 г.

Справочник по радиоизмерительным приборам под редакцией Насонова В.С. Москва, Сов. Радио 1976 г.

Техническое описание и инструкция по эксплуатации на вольтметр цифровой Щ-304.

Методические указания к выполнению курсовых работ по дисциплине «Поверка средств радиоэлектронных измерений». Москва, 1984 г.

Размещено на allbest.ru