Лабораторная работа №1 Калибровка (поверка) средств измерений




НазваниеЛабораторная работа №1 Калибровка (поверка) средств измерений
страница1/9
Дата конвертации18.03.2013
Размер0.94 Mb.
ТипЛабораторная работа
  1   2   3   4   5   6   7   8   9



Лабораторная работа № 1

Калибровка (поверка) средств измерений

1. Цели и содержание работы

Ознакомление с организационно-методическим обеспечением калибровок и поверок средств измерений (СИ), с видами и методами калибровки (поверки) СИ, с принципом действия, конструкцией, основными метрологическими характеристиками электромеханических приборов, приобретение навыков в организации и проведении калибровочных работ.

В работе осуществляется поверка магнитоэлектрического микроамперметра и электромагнитного вольтметра с использованием в качестве поверяющего прибора потенциометра постоянного тока. Для проведения поверок собираются лабораторные измерительные установки.

Особое внимание в работе уделяется требованиям, предъявляемым к поверяющим приборам (образцовым СИ).

По окончании экспериментальной части проводится обработка полученных результатов с вычислением различных видов погрешностей измерений и их анализ.

2. Общие сведения

В данной работе студентам предлагается произвести калибровку двух электромеханических приборов: магнитоэлектрического микроамперметра и электромагнитного вольтметра. Рассмотрим кратко основные характеристики этих приборов.

2.1. Магнитоэлектрический прибор

Принцип действия магнитоэлектрических измерительных приборов состоит во взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с магнитным полем проводника с током, выполненного в виде многовитковой катушки.

Катушка в форме прямоугольной рамки помещена в кольцевом зазоре между полюсными наконечниками магнита и цилиндрическим сердечником, т.е. в радиальном магнитном поле.

Уравнение шкалы такого прибора (зависимость показания прибора  от измеряемого тока J) имеет вид:


. (1)

В этом выражении B – магнитная индукция в зазоре, Тесла (Тл); S – площадь обоих сторон катушки, м2 ; n – число витков обмотки катушки; W – удельный противодействующий момент спиральной пружины; Si – чувствительность прибора по току.

Из этого уравнения следует, что отклонение указателя пропорционально измеряемому току, шкала равномерна (линейна), при включении следует соблюдать полярность. При включении прибора в цепь пульсирующего тока он показывает постоянную составляющую (среднее значение) тока.

Магнитоэлектрические приборы по точности и чувствительности превосходят приборы всех других систем. Они изготавливаются до класса точности 0,05, а чувствительность гальванометров достигает долей наноампер. Потребляемая мощность от измеряемой цепи Вт.

2.2. Электромагнитный прибор

В электромагнитных измерительных механизмах узел для создания вращающего момента состоит из плоской или круглой катушки, по которой протекает измеряемый ток, и сердечника, закрепленного на оси указателя. Принцип действия таких приборов заключается во взаимодействии магнитного поля неподвижной катушки с подвижным ферромагнитным сердечником.

Из условия равенства вращающего и противодействующего моментов получаем уравнение шкалы электромагнитного прибора:


. (2)

Здесь L – индуктивность катушки, Гн.

Из уравнения следует, что отклонение указателя пропорционально квадрату тока и, следовательно, такие приборы применимы для измерения постоянного и переменного токов. Градуировка шкалы на постоянном токе соответствует действующим (среднеквадратическим) значениям переменного тока. Шкала прибора неравномерна, т.к. угол поворота  пропорционален квадрату тока и зависит от закона изменения индуктивности с изменением угла поворота сердечника. Подбирая форму сердечника можно частично уравномерить шкалу. Основным достоинством таких приборов является простота конструкции, надежность и низкая стоимость изготовления.

При измерении напряжения катушку изготавливают из большого числа витков тонкого медного провода. Уравнение шкалы прибора приобретает следующий вид:

, (3)


где – сопротивление обмотки катушки.

2.3. Поверка и калибровка СИ

Поверка – это операция, проводимая уполномоченным органом (государственной или ведомственной метрологической службой) и заключающаяся в установлении пригодности СИ к применению на основании экспериментально определёнными метрологическими характеристиками, и контроль их соответствия предъявляемым требованиям.

Методы поверки (калибровки) средств измерений:

  1. непосредственное сличение измеряемых величин и величин, воспроизводимых образцовыми мерами соответствующего класса точности;

  2. сличение с помощью компаратора основано на использовании прибора сравнения, с помощью которого сличаются поверяемое (калибруемое) и эталонное средства измерения. Потребность в компараторе возникает при невозможности сравнения показаний приборов, измеряющих одну величину. Компаратором может служить любое средство измерения, если оно одинаково реагирует на сигналы как поверяемого (калибруемого), так и эталонного измерительного прибора;

  3. прямые измерения величины применяются, когда имеется возможность сличить испытуемый прибор с эталонным в определённых пределах измерений;

  4. косвенные измерения величины используются, когда действительные значения измеряемых величин невозможно определить прямыми измерениями, либо когда косвенные измерения оказываются более точными, чем прямые.

Поверочные схемы устанавливают метрологические соподчинения государственного эталона, разрядных эталонов и рабочих СИ. Бывают государственные и локальные. На рис. 1 приведена государственная поверочная схема СИ.

Калибровка – это совокупность операций, устанавливающих соотношения между значением величины, полученным с помощью данного СИ, и соответствующим значением величины, определённым с помощью эталона. По результатам калибровки определяют действительное значение величины, показываемое данными СИ, или поправки к его показаниям. Можно оценить погрешности СИ и ряд других метрологических характеристик.

Калибровка применяется к СИ, не подлежащих государственному метрологическому контролю и надзору. Она заменила ведомственную поверку и метрологическую аттестацию СИ, проводится любой метрологической службой (или физическим лицом) при наличии надлежащих условий. Калибровка – добровольная операция и ее может выполнять и метрологическая служба (МС) самого предприятия. Но это не освобождает МС от необходимости соблюдать требования: прослеживаемость, т.е. обязательная “привязка” рабочего СИ к национальному (государственному) эталону. Таким образом, калибровка - это составная часть национальной системы обеспечения единства измерений, которая регламентируется Законом РФ “Об обеспечении единства измерений” от 27.04.93.

Калибровка электроизмерительных приборов проводится с целью контроля соответствия их метрологических характеристик (МХ) требованиям, изложенным в нормативно-технической документации (НТД) и руководящих документах (РД) на изготовление и эксплуатацию прибора.

К метрологическим характеристикам СИ относятся такие характеристики, которые влияют на результат измерения и на погрешность измерения, например


Рис.1. Общий вид государственной поверочной схемы.

характеристики, предназначенные для определения результатов измерений (функция преобразования измерителя, значение меры, цена деления шкалы, число разрядов кода, вес наименьшего разряда цифрового прибора);

погрешности средств измерений (систематическая, случайная составляющая погрешностей, их математические ожидания и СКО, вариация показаний прибора);

характеристики чувствительности СИ;

динамические характеристики СИ;

характеристики СИ, отражающие их влияние на инструментальную составляющую погрешности (входное, выходное сопротивления СИ).

Объем поверки определяется ее видом. Существуют поверки: первичные, периодические, внеочередные, инспекционные. В зависимости от проверяющего органа они бывают государственными и ведомственными. При ведомственной поверке (на предприятии или базовой метрологической лаборатории) амперметров и вольтметров выполняются следующие операции:

внешний осмотр прибора: не должен иметь механических повреждений, все переключатели совпадают указателями с надписями на панели прибора;

определение влияния наклона;

определение метрологических характеристик, основной допустимой погрешности и вариации показаний;

определение невозвращения указателя к нулевой отметке.

Примечание. В данной лабораторной работе определяются только основная допустимая погрешность и вариация показаний.

Вариация показаний СИ не должна превышать удвоенного значения основной допустимой абсолютной погрешности, определяемой классом точности СИ.

Оборудование и приборы, используемые для поверки (поверяющие приборы), должны иметь основную допустимую погрешность (класс точности СИ) по крайней мере в 5 раз меньшую, чем основная допустимая погрешность поверяемого прибора.

Условия поверки должны соответствовать нормальным условиям, указанным в документации на поверяемый прибор. Допускаемые отклонения от нормальных условий определяются классом точности прибора. Например, при поверке приборов классов точности 0,05-0,5 температура окружающего воздуха должна быть в пределах 20  2 С, а при поверке приборов класса точности 1,0-4,0 она может быть в пределах 20  5 С.

2.4. Описание лабораторной установки

В состав измерительной лабораторной установки входят: потенциометр постоянного тока Р4833, используемый в качестве поверяющего прибора. Основные его характеристики: разрешающая способность не ниже 25  10-6 В; цена деления ступени младшей декады Umin = 10-5 В; предел допускаемой основной абсолютной погрешности:

, (4)


где: Uн – нормирующее значение в вольтах;

Uп – показания потенциометра в вольтах,

продолжительность непрерывной работы - 8 часов.

При подготовке прибора к измерениям выполняются следующие операции. В исходном состоянии у прибора должна быть нажата кнопка “ОТКЛ” и отжаты все остальные кнопки горизонтального ряда режимов работы, в котором расположена кнопка “ОТКЛ”. Кроме того, должны быть отжаты кнопки и , расположенные у левого края передней панели прибора.

Перед началом работы стрелка гальванометра с помощью корректора устанавливается на ноль. Затем выбирается режим работы нажатием кнопки “П” (потенциометр). Схема и конструкция прибора позволяют подключать к нему внешние гальванометр, батареи контуров и нормальный элемент. Если же используются встроенные компоненты (что имеет место в данной работе), то нажимаются кнопки “Г”, ”БП”, “НЭ”.

После прогрева прибора (не менее 5 мин.) устанавливается рабочий ток, для чего:

нажать кнопку  1;

нажать кнопку у левого края передней панели;

вращением ручки 1 и затем ручки 1 в зоне “Рабочий ток” передней панели прибора добиться нулевых показаний гальванометра;

нажать кнопку , отжать кнопку у левого края панели прибора и повторить предыдущую операцию;

отжать кнопку , нажать кнопку  2 и нажать кнопку ;

вращением ручки 2 и затем ручки 2 в зоне “Рабочий ток” добиться нулевых показаний гальванометра;

нажать кнопку , отжать кнопку и повторить предыдущую операцию;

отжать кнопку .

Потенциометр подготовлен к измерениям. В процессе выполнения работы при непродолжительных перерывах (до 30 мин.) потенциометр не выключать.

Мера сопротивлений Р4080 , используемая в качестве добавочных резисторов.

Делитель напряжения ДН-1, служащий для уменьшения входного напряжения, подаваемого на потенциометр.

Стабилизированный источник постоянного напряжения ТЕС7М. Перед включением сетевого переключателя “ВКЛ” обе пары ручек ”U” и “J” должны быть выведены в левое крайнее положение. Устанавливать необходимое напряжение после включения следует осторожно вначале ручкой “U/ГРУБО”, а затем ручкой “U/ФИНО” (искажение английского слова fine – точный). Выходное напряжение снимается с клемм “+” и “-”. При этом ручку “J” необходимо несколько повернуть по часовой стрелке.

2.5. Калибровка вольтметра

Для калибровки вольтметра собирается установка, схема соединений которой дана на рис. 2.

Калибруемый вольтметр с соблюдением полярности присоединяется к источнику стабилизированного напряжения ТЕС7М и к делителю напряжения (зажимы Uвх ). Общий выход делителя соединяется с отрицательным входом потенциометра. Измерительный вход потенциометра “mV” соединяется с одним из выходов делителя в зависимости от того, на каком пределе поверяется вольтметр. Так, при установке на вольтметре предела 15 В вход потенциометра должен быть соединен с выходом делителя, обозначенным “Х500”, т.е. коэффициент передачи делителя Кд = 1/500. В этом случае при установке максимального напряжения 15 В на вход потенциометра поступит 15 В / 500 = 0,03 В.



Рис. 2. Схема калибровки вольтметра

2.6. Калибровка микроамперметра

Калибровка микроамперметра выполняется по схеме подключения, изображенной на рис. 3. Калибруемый микроамперметр с соблюдением полярности присоединяется к прибору ТЕС7М через два сопротивления R1 и R2, формируемых на мере Р4080. При этом R1 = 50 кОм, R2 = 75 кОм. Падение напряжения, образующееся на сопротивлении R1, подается на зажимы “Uвх” делителя ДН-1. С выходов делителя, обозначенных “Х” и “Х500”, напряжение также с соблюдением полярности подается на вход потенциометра. Действительный ток через микроамперметр рассчитывается аналитическим путем.

3. Задание на контрольную работу

  1. Перед выполнением экспериментальной части студенты подробно изучают схему, конструкцию и расположение органов управления потенциометра постоянного тока. Затем включается потенциометр и устанавливается рабочий ток. До окончания всех измерений потенциометр не выключать.

  2. Собрать установку для калибровки вольтметра и выполнить калибровку в соответствии с методическими указаниями. Каждый студент бригады выполняет калибровку индивидуально в соответствии с вариантом, который задает преподаватель.

  3. Установить на мере сопротивлений заданные значения резисторов R1 и R2 и собрать установку для калибровки микроамперметра. Выполнить калибровку микроамперметра также в соответствии со своим вариантом. Подготовить отчет по работе, в котором сделать заключение о соответствии приборов классам точности, указанным на шкале, а также о соответствии вариации показаний их требованиям.

  4. Сделать выводы.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9

Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Лабораторная работа №1 Калибровка (поверка) средств измерений iconПоверка и калибровка средств измерений. Практикум для лабораторных работ по дисциплине
Поверка и калибровка средств измерений. Практикум для лабораторных работ по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация»:...

Лабораторная работа №1 Калибровка (поверка) средств измерений iconТематический план дисциплины "Поверка и калибровка средств теплотехнических измерений"
Эталонные установки для поверки и калибровки расходомеров, счетчиков жидкости и газа

Лабораторная работа №1 Калибровка (поверка) средств измерений iconКафедра физики лабораторная работа 01
Существуют методы анализа и учета влияния различных погрешностей на результаты измерений. Все погрешности (ошибки) измерений принято...

Лабораторная работа №1 Калибровка (поверка) средств измерений iconЛабораторная работа №1 Техника измерений
Цель работы: Изучить методы измерения различных величин. Ознакомиться основными инструментами для измерений. Научаться пользоваться...

Лабораторная работа №1 Калибровка (поверка) средств измерений iconЛекция 2 Измерение, классификация измерений, методы измерений, средства измерений, эталоны единиц электрических измерений
Измерением называется процесс нахождения значения фв опытным путем с помощью специальных технических средств

Лабораторная работа №1 Калибровка (поверка) средств измерений iconЛабораторная работа №2 поверка пирометрических милливольтметров
В технологическом контроле приборы магнитоэлектрической системы применяются в качестве вторичных приборов к датчикам, преобразующим...

Лабораторная работа №1 Калибровка (поверка) средств измерений iconЛабораторная работа по курсу метрологии «Обработка и представление результатов однократных измерений при наличии систематической погрешности»
Получение навыков обнаружения и устранения влияния систематических погрешностей на результаты прямых однократных измерений

Лабораторная работа №1 Калибровка (поверка) средств измерений iconЛабораторная работа №3. Ионная имплантация лабораторная работа №4. Катодное распыление приложение введение Сборник лабораторных работ по дисциплине «Физико-химические основы технологии электронных средств»
Физико-химические основы технологии электронных средств … /. Сост. В. И. Смирнов. – Ульяновск: Улгту, 2006. – 22 с

Лабораторная работа №1 Калибровка (поверка) средств измерений iconПоложение о порядке проведения поверки средств измерений в Кыргызской Республике
Закона Кыргызской Республики «Об обеспечении единства измерений» и устанавливает общие требования по организации и проведению поверки...

Лабораторная работа №1 Калибровка (поверка) средств измерений iconЛабораторная работа №1 по дисциплине “ Методы и средства гидрометеорологических измерений”
Лабораторная работа № Исследование терморезисторов. По дисциплине “Методы и средства гидрометеорологических измерении”. – С. Петербург.:...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница