Меню Рубрики

Образцовые приборы и установки

Меры и образцовые измерительные приборы

Меры и образцовые измерительные приборы представляют собой образцовые средства измерений. Они предназначены для поверки и градуировки других средств измерений. Эти средства измерений имеют погрешность показаний в 2-3 раза меньше, чем у поверяемого прибора; на них выдаются свидетельства на право проведения поверки.

Мера может быть реализована в виде какого-либо тела, вещества или устройства, предназначенного для воспроизведения единицы физической величины, хранения единицы и передачи ее размера от одного измерительного прибора к другому. Мера воспроизводит величину, значение которой связано с принятой единицей определенным известным соотношением.

Меры и образцовые измерительные приборы, служащие для воспроизведения и хранения единиц с наивысшей достижимой на настоящем уровне техники точностью относят к эталонам. В отличие от эталона, мера воспроизводит не только единицу, но и её дольные и кратные значения. Например, мерой длины может быть метровый стержень, а также набор мер различного размера — плоскопараллельные концевые меры длины.

Меры массы — это не только эталонные килограммовые гири и их копии, но и разновесы — тела, имеющие массы других размеров.

Меры являются необходимым средством измерений, т.к. с их помощью осуществляется процесс передачи размера единицы физической величины от одного прибора к другому.

Во многих странах, в том числе и в России, созданы специальные хранилища мер, в функции которых входит сличение государственных мер с международными. Впервые в России такое хранилище было образовано в 1842 г. как Депо образцовых мер, а в 1893 г. была учреждена Главная палата мер и весов под руководством Д.И. Менделеева.

Меры как средства измерений могут изготавливаться различных классов точности, которые регламентируются соответствующими ГОСТами и поверочными схемами. Особый класс мер представляют собой так называемые стандартные образцы.

Стандартный образец — мера в виде вещества, при помощи которой размер единицы физической величины воспроизводится как свойство или как состав вещества, из которого изготовлен стандартный образец. Такими мерами являются образцовые вещества, которые при определенных условиях воспроизводят единицу измерения или ее дольное или кратное значение. Примером могут служить, например, постоянные температуры, соответствующие переходу вещества из одного состояния в другое: 1063° C — точка плавления золота, 960,8° С — точка плавления серебра, 444,6° С — точка плавления серы, 100° С — температура парообразования, 182,97° С — точка кипения кислорода и др.

Меры подразделяют на однозначные и многозначные.

· Однозначные меры — это меры, воспроизводящие постоянное значение физической величины. Это может быть единица измерения или кратное или дольное значение (гири, концевые меры длины, измерительные колбы, нормальные элементы ЭДС, катушки электрического сопротивления и т.д.). Для удобства пользования изготовляют наборы мер (разновесы, концевые меры длины и др.). Набор мер, объединенных в одно механическое целое с приспособлением, называют магазином мер (магазины сопротивлений, емкостей и др.).

· Многозначные меры воспроизводят не одно, а несколько дольных или кратных значений единиц измерения. Такими мерами являются, например: миллиметровая линейка и другие разделённые метры, градуированные электрические конденсаторы переменной емкости, вариометры индуктивности и др. Для воспроизведения длины в промышленности широко используют штриховые и концевые меры. Штриховые меры выполняют в виде образцов, линеек, рулеток и шкал с отсчётными элементами.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

источник

Образцовый прибор

1. Дайте определение основным терминам: мера, образцовый прибор, рабочий прибор, эталон, прямое измерение, косвенное измерение, равноточное измерение, неравноточное измерение.

Мера — это средство измерения (СИ), предназначенное для воспроизведения физи­ческой величины заданного размера. Например, нормальный галь­ванический элемент — мера ЭДС; образцовый (измерительный) резистор; образцовая катушка индуктивности и т. д.

Образцовый прибор служит для поверки по нему рабочих мер, кото­рые, и свою очередь, предназначены как для поверки СИ, так и для измерений в различных задачах. Классы точности образцовых мер достаточно высоки. Например, предельно допустимое значе­ние относительной погрешности образцовой катушки сопротив­ления может составлять 0,0005 %.

Читайте также:  Получить допуск на установку приборов учета

Рабочий прибор применяют для разнообразных измерений, не свя­занных с поверкой. В электрических измерениях используются рабо­чие меры ЭДС, сопротивления, индуктивности, емкости и др.

Эталон — это СИ, обеспечивающее хранение и/или воспро­изведение единицы физической величины с целью передачи ее размера другим СИ (образцовым или рабочим) и официально ут­вержденное. Реально эталон может представлять собой комплекс, состоящий из нескольких различных СИ.

Прямое измерение — измерение, при котором искомое значе­ние измеряемой величины находят непосредственно из опытных данных. Пример прямого измерения — измерение действующего значения напряжения электрической сети с помощью цифрового мультиметра.

Косвенное измерение — измерение, при котором искомое значение вели­чины находят на основании известной функциональной зависимости между этой величиной и исходными величи­нами, оцениваемыми прямыми изме­рениями. Пример косвенного измере­ния — измерение мощности Р на ак­тивной нагрузке R с помощью ампер­метра и вольтметра:

где U напряжение на нагрузке R измеренное вольтметром; I — ток в нагрузке, измеренный амперметром.

Равноточные измерения — определенное количество измерений любой величины, произведенных аналогичными по точности средствами измерений в одинаковых условиях.

Неравноточные измерения — определенное количество измерений любой величины, произведенных отличными по точности средствами измерений и (или) в различных условиях.

Методы обработки равноточных и неравноточных измерений несколько отличаются. Поэтому перед тем как начать обработку ряда измерений, обязательно нужно проверить, равноточные измерения или нет. Это осуществляется с помощью статистической процедуры проверки по критерию согласия Фишера.

2. Основная приведенная погрешность амперметра, рассчитанного на ток 10А, составляет 2,5%. Определите гарантированную абсолютную погрешность для первой отметки шкалы (1 А).

Гарантированная абсолютная погрешность, которую может иметь прибор в любой точке шкалы, а следовательно, и наибольшая возможная абсолютная погрешность ΔI в при измерении какой-либо величины этим прибором может быть выражена через основную приведенную погрешность амперметра γД и нормирующее значение Iн:

ΔI = (γД *Iн)/100% = (±2,5*10)/100 = ±0,25А

Если класс точности прибора задан через основную приведенную погрешность, то абсолютная погрешность постоянна в диапазоне измерения величины Х до конечного значения Хк, как показано на рис.

3. Погрешность измерения напряжения U распределена по нормальному закону, причем систематическая погрешность UC равна нулю, а равна 50 мВ. Найдите вероятность того, что результат измерения U отличается от истинного значения напряжения UИ не более, чем на 120 мВ.

Границы интервала Δ =120мВ, за пределы которого с вероятностью Р не выходят случайные погрешности, обычно выражают в долях от σ=50мВ:

где k безразмерный коэффициент определяется вероятностью Р и видом закона распределения вероятностей случайных погрешностей. Рассчитаем значение k для данной задачи:

(пояснение, связанное с неоднозначностью задания: этот расчет сделан из условия, что результат измерения U отличается от истинного значения напряжения UИ не более, чем на 120 мВ в ту и другую сторону).

Аналитически нормальное распределение описывается функцией:

(1).

Нормальному закону распределения присущи свойства симметрии и монотонного убывания плотности вероятности. Пользуясь формулой (1), при различных значениях k = Δ/ σ для нормального закона были рассчитаны соответствующие значения вероятностей и сведены в таблицу, называемую таблицей функций Лапласа. По этой таблице для

k = 2,4 определяем, что вероятность Р=0.9836

(пояснение, связанное с неоднозначностью задания: этот расчет сделан из условия, что результат измерения U отличается от истинного значения напряжения UИ не более, чем на 120 мВ всего, т. е. в ту и другую сторону по 60мВ). – тогда k = 60/50 =1,2 и по таблице определяем, что вероятность Р=0.76986

4. Назовите, по каким законам изменяется (или не изменяется) предел относительной погрешности в случаях выражения ее:

1) Одночленной формулой 1= ±100Δ/X;

2) Многочленной формулой 2 = ±[c + d(Xk/X-l)].

Существуют различные формы задания классов точности приборов и связанные с этим формулы абсолютной, приведенной и относительной погрешности, а также законы изменения их пределов. Погрешность может иметь аддитивную, мультипликативную или как аддитивную, так и мультипликативную составляющие.

1) Если погрешность прибора носит мультипликативный характер, то класс точности задается пределом основной относительной погрешности при помощи одночленной формулы 1= ±100Δ/X;

Читайте также:  Установка трехфазного прибора учета

Предел относительной погрешности по модулю постоянен, равен 1 и не изменяется во всем диапазоне измерения до конечного значения Хк, как показано на рис.: (для упрощения показан не симметричный коридор предельных значений, а только модуль)

Характер изменения абсолютной погрешности (если это интересно или вдруг понадобится) показан на следующем рисунке: (тоже по модулю)

2) Если погрешность прибора носит как аддитивный, так и мультипликативный характер, то класс точности задается пределом основной относительной погрешности при помощи многочленной формулы 2 = ±[c + d(Xk/X-l)]. Здесь с и d постоянные числа задающие класс точности, записываются, например, так 0,1/0,005.

Предел относительной погрешности по модулю плавно уменьшается по гиперболе в диапазоне измерений до конечного значения Хк, как показано на рис.: (для упрощения показан не симметричный коридор предельных значений, а только модуль)

Характер изменения абсолютной погрешности (если это интересно или вдруг понадобится) показан на следующем рисунке: (тоже по модулю)

5. Температура в масляном термостате измеряется образцовым палочным стеклянным термометром и поверяемым парогазовым термометром. Первый показал 115°С, второй 113°С. Определите истинное значение температуры, погрешность поверяемого прибора, поправку к его показаниям и оцените относительную погрешность термометра.

В соответствии с назначением образцовых СИ, приведенных в ответе на задачу 1 истинное значение температуры Т будет показывать образцовый палочный стеклянный термометр, т. о. Т=115°С.

(еще раз повторю определение: Образцовый прибор служит для поверки по нему рабочих мер, кото­рые, и свою очередь, предназначены как для поверки СИ, так и для измерений в различных задачах.)

Абсолютная погрешность поверяемого парогазового термометра составит: ΔТ = 113 – 115 = -2°С.

Поправка к показаниям поверяемого парогазового термометра составит 2°С.

Относительная погрешность термометра составит:

1. Метрология, стандартизация, сертификация и электроизмерительная техника: Учебное пособие / , , . — СПб.: Питер, 2006. — 368 с: ил.

2. Панфилов измерения : учебник для студ. сред, проф­образования / . — 3-е изд., испр. — М.: Изда­тельский центр «Академия», 2006. — 288 с.

3. Электрические измерения. Средства и методы измерений (общий курс). Под ред. Е Г. Шрамкова. Учеб. пособие для втузов. М., «Высш школа», 19с.

4. Электрические измерения: Учебник для вузов /, С, и др.; Под ред. и .— 5-е изд., перераб, и доп.— Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1980. —392 с, ил.

источник

Образцовые приборы и установки

Колчков В.И. МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ. М.:Учебное пособие

3. Метрология и технические измерения

3.5. Средства измерений

3.5.3. Передача размера физических величин

Порядок передачи размера единиц физической величины от эталона или исходного образцового средства к средствам более низких разрядов, включая, рабочие, устанавливают в соответствии с поверочной схемой. Поверочная схема передачи единицы длины заключается в последовательном сличении и поверке. Передача единицы производится от рабочего эталона к образцовым мерам высшего разряда, а от них образцовым мерам низших разрядов, затем к рабочим средствам измерения (оптиметрам, измерительным машинам, контрольным автоматам и т. п.). Структура поверочной схемы состоит из нескольких уровней, соответствующих ступеням передачи размера единиц.

Существуют различные типы поверок измерительных приборов.

  • Первый тип поверки — использование образцовой меры, аттестованной в соответствии со стандартами. Такая поверка может выполняться любой службой, в том числе и отраслевой.
  • Второй тип поверки — сличение показаний прибора с показаниями образцового прибора или образ-цовой установки. Образцовая аппаратура имеет более высокий класс точности и, соответственно, дос-таточно высокую стоимость, поэтому поверка проводится, как правило, в специальных организациях — центрах стандартизации и метрологии.
  • Третий тип поверки — поэлементно-эквивалентный метод. Это самый трудоемкий тип поверки. Сущность его заключается в том, что если прибор имеет, например, первичный преобразователь, усилитель, аналогово-цифровой преобразователь и какие-либо вспомогательные устройства, то рабо-тоспособность и погрешности определяют для всех составных частей, не поверяя прибор как целое. В этом случае в зависимости от типа составляющих они могут поверяться как приборы, измеряющие физические величины, отличные от тех, для измерения которых предназначен прибор. Например, профилограф-профилометр может иметь алмазный наконечник, электроизмерительный преобразователь, усилитель, интегрирующий блок и высоковольтный самописец или вывод на компьютер. В таком приборе можно поверять отдельно механическую, электрическую и электронную части и делать выводы о работоспособности и классе точности прибора как измерителя качества поверхности.
  • В некоторых случаях, когда поверке подвергается новый измерительный прибор, этот метод поверки оказывается наиболее подходящим, а иногда и единственно возможным. Поверку некоторых типов приборов проводят без применения мер или образцовых приборов. Показания этих измерительных приборов можно контролировать по таблицам физическим констант и стандартным справочным данным. Такими константами, например являются: скорость света в вакууме , постоянная Авогадро — число частиц в 1 моле вещества, гравитационная постоянная и др. Показания этих приборов сличаются с физическими константами или со стандартными справочными данными.
Читайте также:  Высота установки приемно контрольного прибора

3.5.4. Измерительные приборы и установки

Измерения физических величин в производственной деятельности выполняются с помощью рабочих средств измерения — измерительными приборами или измерительными установками.

Измерительный прибор — средство измерения, предназначенное для выработки измерительной ин-формации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.Измерительный прибор представляет собой устройство, градуированное, как правило, непосредственно в единицах измеряемой физической величины.

Измерительные приборы включают в себя: измерительный преобразователь (датчик), преобразователя сигнала в аналоговую или цифровую форму, усилитель сигнала, отсчетное устройство.

Современные приборы, кроме того, могут быть оснащены различными электронными устройствами. Например, цифровыми отсчётными устройствами, самописцами или магнитными накопителями, а также устройствами сочленения прибора с компьютером. В случае наличия у измерительных приборов цифровых выходов в виде быстродействующих портов типа USB-2 или Fire Wire (IEEE 1394) у пользователя появляются дополнительные возможности, например статистическая обработка результатов при проведении измерений в динамическом режиме, измерение параметров быстро протекающих процессов.

В зависимости от программного обеспечения процедуры измерений, появляются также многие сервисные возможности, например компьютер, может управлять процессом измерений, проводить анализ текущей измерительной информации и т.д.

Измерительный преобразователь — это устройство, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для её передачи, преобразования, обработки и хранения. Различают первичный, промежуточный, передающий и масштабный преобразователи.

  • Первичный преобразователь занимает в измерительной цепи первое место и непосредственно воспринимает измерительную информацию.
  • Промежуточный преобразователь занимает в измерительной цепи второе место.
  • Передающий измерительный преобразователь предназначен для дистанционной передачи сигнала.
  • Масштабный преобразователь предназначен для усиления величины в заданное число раз.

Первичный преобразователь (датчик) имеет чувствительный элемент (контактный или бесконтактный), находящийся под непосредственным воздействием измеряемой величины. Преобразователи разнообразны по конструкции и принципу действия. Они могут быть: механические, оптические, емкостные, индуктивные, лазерные и др.

Усилители могут выполняться в виде катодных повторителей, амплитудно-частотных преобразователей, согласующих устройств с выходом на компьютер и др.

Измерительная установка — комплекс, включающий в себя несколько приборов и вспомогательных комплектующих устройств. Грань между прибором и установкой достаточно условна. Так, например, если температура измеряется при помощи термопары и вольтметра, можно говорить о термо-электрической установке, а можно то же самое назвать электрическим термометром.

Другой пример универсальный измерительный микроскоп (УИМ), являющийся прибором для измерения геометрических параметров деталей, по существу — измерительная установка с множеством дополнительных устройств и приспособлений.

Кроме измерительных приборов и вспомогательных устройств в состав измерительных установок могут входить меры или наборы мер. Например, наборы сменных шкал, объективов с разным фокусным расстоянием, наборы гирь, магазины сопротивлений и индуктивностей, нормальные гальванические элементы и т. д.

В настоящее время территориально разрозненные средства измерения могут соединяться каналами связи, образуя сети. Всё в совокупности представляет собой информационно-измерительную систему. Информация в этой системе может быть представлена в форме, удобной для непосредственного восприятия, а также передаваться по сети. Система позволяет проводить компьютерную обработку информации, анализировать её и использовать для автоматического управления производственными процессами.

источник

Добавить комментарий