Лекція 11. Загальні положеннч повірки (калібрування) приладів прямої дії
План
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
11.1. Загальні відомості
11.2. Основні положення загальних питань повірки (калібрування) засобів вимірювальної техніки (ЗВТ)
11.3. Умови повірки
11.4. Зовнішній огляд приладу
11.5. Випробування приладу
11.6. Визначення впливу нахилу
11.7. Перевірка електричної міцності і визначення опору ізоляції
11.8. Визначення похибки спрацювання контактного пристрою
11.9. Визначення основної похибки запису показів
11.10. Визначення основної похибки та варіації
11.11. Неповернення показчика до поділки механічного нуля
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
11.1.
11.2.
11.3.
11.4.
11.5.
11.6.
11.7.
11.8.
11.9.
11.10.
11.11.
11.12. Неповернення показчика до поділки механічного нуля
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
11.1. Загальні відомості
Метрологія як наука про вимірювання має особливе значення, так як управління виробничими процесами, оцінка якості продукції у багатьох випадках визначаються теорією вимірювання і раціональним станом всієї системи вимірювання в країні.
Всі використовувані засоби вимірювань (ЗВ) періодично, у встановлені строки, проходять повірку (ДСТУ 2708-94).
Основною операцією повірки ЗВ є визначення (чи оцінка) їх похибок.
Повіркою ЗВ називається визначення метрологічним органом похибки ЗВ і встановлення його придатності до застосування.
Повірка ЗВ є однією з ланок в багатоступінчатому ланцюзі передачі розміру одиниці фізичної величини від еталона через зразкові ЗВ до робочих ЗВ.
Саме цей зв'язок з еталоном забезпечує одностайність засобів вимірювань і єдність вимірювань. Повірку в більшості випадків здійснюють шляхом порівняння його показів з показами більш точного ЗВ. Можливі і інші способи. Зупинимося на деяких загальних методичних питаннях при повірці засобів вимірювань (вимірювальних приладів).
11.2. Основні положення загальних питань повірки (калібрування) засобів вимірювальної техніки (ЗВТ)
Прилади прямої дії. Приладом прямої дії називають вимірю-вальний прилад, в якому передбачено одне чи декілька перетворень сигналу вимірюваної інформації без застосування зворотного зв'язку.
Прилади цього типу складають основну частину електровимірю-вальних приладів. Сюди входять амперметри, вольтметри, ватметри, варметри, омметри, фарадометри, частотоміри, фазометри, а також комбіновані прилади.
Різноманітність приладів прямої дії робить неможливим створення єдиної методики, їх повірки. Існує ряд стандартів, методичних вказівок і інструкцій, які визначають методи і засоби повірки (ДСВ, Держстандарти України на методи і засоби повірки).
При повірці, виконуються наступні операції:
– зовнішній огляд приладу;
– випробовування;
– визначення впливу нахилу на покази приладу;
– перевірка електричної міцності ізоляції і визначення опору ізоляції;
– визначення основної похибки і варіації показів;
– визначення величини неповернення показчика до нульової поділки шкали;
– визначення часу заспокоєння рухомої частини приладу;
– визначення похибки спрацьовування контактного пристрою;
– визначення основної похибки записування показів.
Конкретний перелік обов'язкового мінімуму операцій встановлюється в залежності від позначення приладу і виду повірки.
11.3. Умови повірки
При повірці приладів повинні виконуватись нормальні умови як для робочого приладу, так і для зразкових ЗВ [1]:
– температура навколишнього середовища;
– (20±2)°С – для класів точності 0,05–0,5;
– (20±5)°С – для класів точності 1,0–5,0;
– відносна вологість повітря 30–80%
– атмосферний тиск (100±6) кПа.
Прилад, який повіряється повинен бути встановлений в робоче положення, у відповідності до вказівок; якщо робоче положення не вказане, то переносні прилади повіряють в горизонтальному положенні, а щитові – у вертикальному.
Щитові прилади перед повіркою прогрівають при номінальному навантаженні протягом 15хв.
Переносні прилади прогрівати не потрібно. Виключення станов-лять термоелектричні прилади, які прогріваються при номінальному навантаженні протягом 5 хв, і електронні прилади, час прогрівання яких вказується в інструкції з експлуатації. Показчик приладу встанов-люється коректором на поділку механічного нуля до попереднього нагрівання і надалі не повинен знову ставитись на цю поділку.
При повірці необхідно виключити вплив на прилад феромагнітних мас, інших приладів, зовнішніх магнітних і електричних полів.
11.4. Зовнішній огляд приладу
Зовнішній огляд приладу, який повіряється має дві мети:
– сформулювати вимоги, які будуть пред'явлені до приладу при повірці;
– виявити механічні дефекти, які можуть перешкодити застосуванню приладу незалежно від правильності його показів.
На циферблаті і корпусі приладів нанесені умовні позначення, які дозволяють отримати повне уявлення про призначення і можливості приладу.
Завданням зовнішнього огляду є виявлення дефектів, які можуть привести до помилок при вимірюванні чи швидкого псування приладу. До таких дефектів відносяться:
· наявність в корпусі приладу чи місцях з'єднань окремих частин тріщин чи щілин, через які всередину приладу (корпуса) може проникнути пил чи волога;
· скло, закріплене не надійно чи має тріщини;
· всередині приладу є зайві чи від’єднанні предмети: такі предмети легко знайти на слух при перевертанні приладу;
· шкала приладу пошкоджена, відклеїлась чи забруднена;
· дзеркальна полоска, яка служить для вилучення похибок від паралакса, розбита чи потускніла;
· скривлена стрілка приладу;
· розбивка шкали на поділки між основними числовими відмітками не відповідає загальному характеру шкали; наприклад, шкала має квадратичний характер, тобто зжата на початку і розтягнена вкінці, в цьому випадку і поділки між числовими відмітками повинні мати той же характер; особливо це відноситься до приладів, які вийшли з ремонту. Відсутні, розхитані чи пошкоджені затискачі, штепселі не відповідають гніздам, не налагодженні перемикачі.
При зовнішньому огляді провіряється також робота коректора, який повинен дозволяти зміщувати показчик приладу в обидві сторони від відмітки механічного нуля 5% довжини шкали і встановлювати його точно на нуль.
Необхідно провести зовнішній огляд масштабних вимірювальних перетворювачів, застосовуваних разом з приладом, який повіряється, їх клас точності повинен бути в крайньому випадку на ступінь вище класу точності приладу, який повіряється. При виявленні будь-якого з перерахованих дефектів в приладі чи застосовуваному разом з ним вимірювальному перетворювачі прилад, який повіряється визнається непридатним до використання і подальшій повірці не підлягає.
11.5. Випробування приладу
Мета випробування впевнитись, що вимірювальний механізм приладу реагує на зміну вимірюваної величини, органи регулювання приладу здатні виконувати свої функції.
Операція випробовування в певній мірі специфічна і залежить від виду приладу, який повіряється.
У приладах зі світловим показчиком у процесі випробовування перевіряється робота освітлювального пристрою при всіх напругах живлення. Відлікова риска на світловій плямі повинна бути суттєво видна і повинна переміщуватись паралельно поділкам.
В омметрах і фарадметрах перевіряється робота регулюючого пристрою, можливість встановлення стрілки на контрольну поділку шкали.
У процесі випробовування слід впевнитись у відсутності "затирання" рухомої частини приладу.
Покажчик приладу при цьому повинен плавно переміщуватись вздовж шкали без ривків і заїдань. Наявність останніх вказує на те, що рухома частина приладу зачіплюється за нерухому.
Такі прилади непридатні до застосування.
У самопишучих приладах слід впевнитись, що діаграмна стрічка переміщується при всіх швидкостях протяжки, а пристрій запису дає чіткість зображення.
11.6. Визначення впливу нахилу
Центр ваги рухомої частини приладу повинен співпадати з його віссю обертання.
Для зрівноваження на рухомій частині, є спеціальні противаги, пересуванням яких досягають бажаного положення центру ваги. Під впливом різних причин центр ваги може зміститись, що приводить до залежності показів від кута нахилу приладу. Тому у всіх приладах не оснащених рівнем, перевіряється вплив нахилу на покази приладу.
Відхилення приладу від позначеного на ньому робочого положення в любому напрямку на нормований кут не повинно викликати зміну показів більше, ніж на значення межі допустимої основної похибки.
Нормований кут нахилу залежить від конструкції приладу, його класу точності, умов застосування.
Прилади з рухомою частиною на підвісі нахиляють на 1°.
Кут нахилу приладів звичайного виконання з підищеною рівновагою до механічних дій складає 5 чи 10°.
Менше значення відповідає приладам зі світловим показом, класу точності 0,2 і вище, переносним приладам з рухомою частиною на розтяжках, самопишучим приладам із записом чорнилом.
Для приладів, врівноважених до механічних дій кут нахилу залежить від класу точності 0,5 – 0,1 переносного виконання – 20°, щитових – 30°; для приладів класів точності 1,5 – 4,0 переносних – 30°; щитових – 45°
Для створення відповідних кутів нахилу в лабораторії потрібно мати шаблони з кутами 1, 5, 10, 20, 30 і 45°.
Вплив нахилу допускається визначати як на ввімкненому, так і на не ввімкненому приладі. У приладах з логометричним вимірювальним механізмом вплив нахилу потрібно визначати тільки при ввімкненому приладі.
Визначення кута нахилу проводять наступним чином.
Встановити стрілку приладу на поділку шкали А поблизу її геометричної середини, почергово нахиляють прилад у кожну з чотирьох сторін і відмічають кожний раз його покази А1.
Для кожного випадку знаходять приведену похибку (у процентах) за формулою:
, (11.1)
Аn – нормоване значення шкали приладу. Жодне з отриманих значень не повинне перевищувати межі допустимої основної похибки.
11.7. Перевірка електричної міцності і визначення опору ізоляції
Випробовування електричної міцності ізоляції струмопровідних частин ЗВ обов'язково проводиться при випуску їх з виробництва чи ремонту.
Ізоляція між всіма ізольованими електричними колами і корпусом ЗВ повинна витримувати протягом 1 хв дію змінного синусоїдального струму частотою 50 Гц.
Значення цього струму при нормальній температурі і вологості навколишнього повітря нормується в залежності від номінального струму ЗВ. В окремих випадках випробовування ізоляції може проводитися постійним струмом і при підвищеній вологості.
11.8. Визначення часу заспокоєння рухомої частини приладу
Під часом заспокоєння рухомої частини приладу розуміємо час з моменту зміни вимірюваної величини до моменту, коли відлік показів приладу від того, що встановився і його покази не перевищать 1% довжини шкали.
Визначення часу заспокоєння обов'язково проводиться при випуску приладу з виробництва чи ремонту, так як дозволяє перевірити правильність збірки заспокоювача.
При визначенні часу заспокоєння необхідно правильно вибрати початкове положення рухомої частини приладу, тобто положення, яке повинен займати покажчик до моменту зміни вимірюваної величини і положення, що встановилося після її зміни.
Вибір вказаних положень залежить від способу створення протидіючого моменту в приладі і виду шкали.
Для приладів з механічним чи магнітним протидіючим моментом час заспокоєння визначається:
· при ввімкненні вимірюваної величини, яка відповідає кінцевому значенню шкали, – при двосторонній симетричній шкалі;
· при ввімкненні вимірюваної величини, що обумовлює відхилення показчика приблизно на геометричну середину шкали, – при односторонній шкалі;
· при ввімкненні вимірюваної величини, обумовлюючій переміщення показчика приладу приблизно на половину довжини шкали – при двосторонній несиметричній шкалі.
Для приладів з логометричним вимірювальним механізмом час заспокоєння визначається при зміні вимірюваної величини, що викликає переміщення показчика з початкової поділки приблизно на геометричну середину шкали.
Із сказаного видно, що у всіх випадках одним з положень є положення яке відповідає нульовому значенню вимірюваної величини. Звідси витікає наступний порядок визначення часу заспокоєння.
Прилад приєднують до джерела живлення вимірювального кола чи до зразкової міри і, в залежності від конструкції приладу і виду шкали, встановлюють показчик приладу на відповідну поділку шкали. Потім, не міняючи значення сигналу (чи значення міри), прилад вимикають і після заспокоєння коливань показчика знову вмикають.
Характер заспокоєння може бути періодичним чи коливальним. У першому випадку показчик приладу плавно без коливань підходить до свого значення, що встановилося.
Час заспокоєння вимірюють за допомогою секундоміра. Вимірювання проводиться не менше трьох разів. Середнє арифметичне значення отриманих результатів вимірювання і буде часом заспокоєння коливань рухомої частини даного приладу.
Для приладів термоелектричної та електростатичної систем і приладів з довжиною стрілки більше 150 мм час заспокоєння не повинен перевищувати 6с, а для інших приладів – 4с [12].