Для захисту лабораторної роботи необхідно знати методику виконання будь-якого досвіду, пояснити з теоретичної точки зору отримані результати, а також самостійно вивчити і знати відповіді на контрольні питання, поміщені в кінці опису кожної роботи.
Лабораторна робота 51
повірка приладів
1. Повірка робочого амперметра і вольтметра.
2. Градуировка амперметра або вольтметра.
Основні теоретичні положення
I. Перевірку проводять відповідно до ГОСТ 8.497-83 «Амперметри, вольтметри, ватметри, варметри. Методи і засоби перевірки ».
Розрізняють первинну, періодичну, позачергову і інспекційну перевірку. Повірці підлягають засоби вимірювання, які використовуються в сферах державного регулювання забезпечення єдності вимірювання (статті 1 і 13 закону РФ «Про забезпечення єдності вимірювання»).
Повірка вимірювальних приладів має на меті з'ясувати придатність їх до застосування на підставі підтвердження відповідності фактичних метрологічних характеристик, вивіреного приладу, метрологічним вимогам, що пред'являються до нього. Значення фактичних метрологічних характеристик визначають експериментальним шляхом, а необхідні значення вказані в нормативно-технічної документації: стандарти, інструкціях, експлуатаційної документації. Частина їх вказана на циферблаті приладу. Перевірку виконують атестовані поверители в акредитованих центрах (лабораторіях).
Отже, придатність приладу до застосування встановлюють наступним чином:
Експериментальним шляхом визначають фактичні значення всіх метрологічних характеристик.
З нормативних документів визначають допустимі значення всіх метрологічних характеристик.
Порівнюють фактичні значення з відповідними допустимими значеннями.
За результатами порівняння роблять висновок про придатність приладу.
4.1. Якщо все фактичні значення відповідають допустимим значенням, то прилад визнається придатним до застосування і на нього виписують свідоцтво про повірку або на прилад наносять знак повірки (повірочного тавра).
4.2. Якщо хоча б одне фактичне значення не відповідає допустимому значенню, то прилад визнається не придатним до застосування і на нього виписують повідомлення про непридатність, а знак гаситься.
При перевірці визначають багато метрологічні характеристики, наприклад, зовнішній вигляд, встановлення і неповернення покажчика на нульову позначку, основну похибку, варіацію і час встановлення показань, додаткові похибки, викликані впливають величинами (температура, вологість, нахил, магнітне і електричне поле і т. Д .). Роз'яснимо ці характеристики:
● Зовнішній вигляд має на увазі чіткість написів на циферблаті, цілісність скла і корпусу, жорсткість електричних висновків.
● Регулювання покажчика повинна забезпечити його переміщення в обидва боки від нульової позначки шкали.
● Встановивши покажчик на нульову позначку, подають довільний сигнал. Потім, плавно зменшуючи його значення до нуля, визначають неповернення покажчика (залишкове відхилення) до нульової позначки. Воно повинно бути не більше однієї чверті розподілу.
● Час з моменту подачі сигналу до припинення руху покажчика, яке називають часом встановлення свідчень, не повинно перевищувати 4 с.
● Найбільш важливою є основна похибка, яка може мати різний математичний вираз:
а) абсолютна похибка визначається як різниця, між величиною, яку показує вивіреним приладом lxі дійсним значенням вимірюваної їм величини Id. т. е .:
для амперметра і для вольтметра (1)
Справжнє значення Id визначають за показаннями еталона, який повинен бути в три рази точніше вивіреного приладу. Найбільша границя вимірювання еталону слід вибирати так, щоб його показання були в другій половині шкали:
б) відносна похибка:
в) приведена похибка:
де Iнор- нормирующее значення, рівне найбільшій межі вимірювання, коли нульова відмітка розташована на кінці шкали. В інших випадках воно може приймати і інші значення.
Поправку для приладу К визначають як різницю між дійсним значенням вимірюваної їм величини і показанням приладу т. Е.
для амперметра і для вольтметра (4)
Похибки і поправка можуть мати як позитивні, так і негативні значення; за абсолютною величиною вони дорівнюють один одному, але протилежні за знаком. При отриманні результату вимірювання, для зменшення похибки вимірювання поправку слід додавати до показань приладу.
● Варіація показань - це різниця показань приладу в одній точці діапазону вимірювань при плавному підході до цієї точки з боку менших і більших значень вимірюваної величини за показаннями еталона. Абсолютна варіація дорівнює:
де Iв. восх, і Iв. нісх- свідчення еталону при плавному підході до однієї точки шкали вивіреного приладу з боку менших (восх) і відповідно великих (нісх) значень вимірюваної величини. Відносна і приведена варіації визначаються з рівняння:
Визначення фактичної похибки і варіації приладів може здійснюється двома способами:
а) прямим - коли свідчення вивіреного приладу сличаются з показаннями зразкового приладу (стандарту) того ж роду, але більш точного, прийнятого за дійсне значення;
б) непрямим - коли похибка вивіреного приладу визначається по приладу іншого роду. Наприклад, перевірка амперметра PA за показаннями U1 точного вольтметра PV1, що підключається до затискачів зразкового (еталонного) опору R1. При цьому збирається схема (рис. 1). Тоді дійсне значення струму, що проходить по амперметрі, визначається як:
.
При перевірці необхідно так регулювати вимірювану приладами величину (струм або напруга), щоб на момент відліку показань стрілка вивіреного приладу знаходилася строго проти позначки шкали. Відлік показань приладів необхідно проводити одночасно за вивіреним приладу і еталону.
Число точок шкали, що підлягають повірці, залежить від системи приладу.
Для приладів з рівномірною шкалою можна обмежитися 5-6 точками, при нерівномірному - треба повірити 10-12 точок. Повірці підлягають тільки оцифровані позначки шкали. Перед повіркою прилад треба прогріти, для чого слід його на 10 хв включити в ланцюг і так відрегулювати в ньому струм або напруга, щоб стрілка встановилася ближче до кінця шкали.
За експериментальними даними, зведеним в табл. 2, розраховують за наведеними вище рівняннями середнє значення, абсолютну і відносну або наведену похибку, варіацію, а також поправки до його показаннями. Відносну похибку і варіацію розраховують в тому випадку, якщо клас точності на приладі обведений колом, а наведену похибку і варіацію - якщо клас точності позначений просто числом. Для визначення поправки в будь-якому місці шкали вивіреного приладу будують графік поправок (рис. 2), відкладаючи по осі абсцис показання вивіреного приладу в одиницях вимірюваної величини, а по осі ординат - значення поправок з урахуванням їх знака. Отримані при цьому точки на графіку з'єднують прямими лініями.
Розраховану за експериментальними даними відносну або наведену похибку і варіацію необхідно порівняти з допустимим значенням, яка нормується (встановлюється) класом точності. Клас точності згідно з ГОСТ 8.401-81 - це узагальнена характеристика приладу, що визначається межами найбільших допускаються основної та додаткової похибок. Практично він чисельно дорівнює найбільшою допустимої похибки. Клас точності виражається одним числом обирається з ряду чисел ;;;;;;, гдеn = 1; 0; -1; -2. Він вказується на циферблаті приладу.
При цьому фактична похибка і варіація приладу, розрахована за експериментальними даними, виражена у відсотках, не повинна перевищувати значення його класу точності.
Для вольтметрів і амперметрів ГОСТ 8711-78 встановлює наступні класи точності: 0,05; 0,1; 0,2; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0; 5,0. Коли клас точності висловлює відносну похибку, то він позначається на приладі числом в окружності, якщо клас точності приладу на шкалі позначений просто числом без кола, дробу і т. Д. То він висловлює наведену похибку.
Якщо аддитивная і мультиплікативна складові похибки співмірні, то відповідно до ГОСТ 8401-81 для таких приладів клас точності позначається у вигляді 2-х чисел розділених косою рисою, наприклад 0,2 / 0,1.
Граничне значення відносної похибки приладів, виражене у відсотках, в цьому випадку може бути визначено шляхом розрахунку за формулою:
,
де з і d - постійні числа, які обираються з наведеного вище ряду чисел;
- кінцеве значення діапазону вимірювань;
А - значення вимірюваної величини.
Ставлення с / d - означає клас точності, причому з / d> 1. У нашому прикладі з = 0,2, а d = 0,1. До приладів, клас точності яких виражається дробом, відносяться цифрові прилади, а також магазини опорів, мости, компенсатори і ін.
Фактичне значення відносної або зведеної похибки і варіації не повинно перевищувати відповідне значення класу точності.
II. Градуювання має на меті отримати похибка результату вимірювання менше, ніж вона визначена класом точності приладу. Для цього експериментально визначають градуювальну характеристику приладу із заданою точністю, тобто залежність між значеннями величин на вході і виході. Вихід - це показання приладу, а вхід - значення подається на прилад вимірюваного сигналу. Значення сигналу на вході вимірюють еталоном, який повинен бути в кілька разів точніше градуйованого приладу. Градуювальну характеристику представляють у вигляді таблиці і графіка.
Для градуювання приладу використовують ту ж схему, по якій проводили перевірку. У ланцюзі регулюють струм або напругу так, щоб стрілка градуйованого приладу встановлювалася точно на відмітках шкали, і при цьому відраховують показання еталона. Дослід проводять спочатку при безперервному плавному зростанні напруги (Ud.восх), а потім при убуванні (Ud.нісх). По кожній позначці знаходять середнє значення, яке приймають за дійсне значення:
За отриманими даними будують графік градуювальної характеристики. Для цього відкладають по осі абсцис показання градуйованого приладу Ux. а по осі ординат - відповідні їм значення напруги Ud. Отримані точки з'єднують плавною кривою (рис. 3).