4. Контрольные вопросы

1. Типы термосопротивлений. Требования, предъявляемые к материалам, применяемым для изготовления термосопротивлений.

2. Методы измерения сопротивления термометра.

3. Что такое поверка, назовите основные способы поверки приборов?

4. Дайте определение и классификацию систематической погрешности.

5. Что такое погрешность измерений?

6. В чем причина проявления систематической погрешности при измерениях в данной лабораторной работе?

7. Как определить случайную составляющую погрешности?

Работу принял преподаватель ­­­__________________________________________________

Лабораторная работа № 8

Изучение конструкции и поверка автоматического потенциометра

I. Цель работы

Ознакомиться с конструкцией автоматического потенциометра и методикой его поверки.

П. Теоретическое введение

Автоматический потенциометр предназначен для измерения температуры и других вели­чин, изменения значений которых могут быть преобразованы в изменения напряжения посто­янного тока. Потенциометр работает обычно в комплекте с термоэлектрическим термометром (термопарой или радиационным пирометром).

Действие автоматического потенциометра основано на компенсационном (потенциометрическом) методе измерения напряжения постоянного тока. На рисунке 8.1 приведена схема измерения т.э.д.с. с помощью автоматического электронного потенциометра.

Компенсационная система автоматического потенциометра состоит из измерительной мостовой схемы с реохордом R_р, электронного усилителя УЭ с вибропреобразователем ВП, балансирующего электродвигателя ЭД и источника стабилизированного питания ИПС. Выход­ной вал электродвигателя ЭД через редуктор РД механически связан с движком реохорда R_р, стрелкой и пером прибора. Измерение автоматическим потенциометром производится методом автоматической компенсации неизвестной т.э.д.с. E_x, поступающей от термоэлектрического пирометра (термопары или радиационного пирометра), падением напряжения U_ab на участке реохорда R_р. Действие автоматической компенсации сводится к тому, что напряжение разба­ланса U (U=Е_х-U_аb) преобразуется в переменный ток вибропреобразователем ВП, затем усиливается электронным усилителем УЭ и поступает на балансирующий электродвигатель ЭД, который перемещает движок реохорда R_р в сторону уменьшения напряжения разбаланса до нуля. Таким образом, положение движка реохорда R_р и связанной с ним стрелки и пера прибо­ра однозначно определяет величину измеряемой т.э.д.с. Е_х и, следовательно, величину измеряе­мой температуры.

Современные автоматические потенциометры укомплектованы стабилизированным ис­точником питания ИПС, который обеспечивает заданную величину рабочего тока, протекающе­го в цепи реохорда. Кроме того, в автоматических потенциометрах предусмотрена автоматиче­ская коррекция показаний прибора по температуре свободных концов.

Благодаря использованию компенсационных проводов КП свободные концы термоэлек­трического термометра ТП искусственно переносятся из головки термометра на клеммы прибо­ра. Поэтому считают, что температура свободных концов равна температуре прибора. Для ав­томатической компенсации изменения температуры прибора в измерительную мостовую схему потенциометра включен медный резистор R_м, находящийся вблизи клемм прибора и, следовательно, имеющий температуру прибора.

При изменении температуры прибора изменяется величина Е_х, но это не вызывает разба­ланса напряжения U, поскольку изменение т.э.д.с. свободных концов автоматически компен­сируется изменением падения напряжения на медном резисторе R_м, которое, в свою очередь, изменяется в зависимости от температуры прибора (температуры свободных концов).

Класс точности современных автоматических потенциометров 0,25; 0,5. Они могут быть одноточечными и многоточечными, показывающими и самопишущими и снабжаются дополни­тельными устройствами, позволяющими применять их не только для контроля, но и для авто­матического регулирования, защиты и сигнализации.

Рисунок 8.1 - Электрическая схема измерения т.э.д.с. автоматическим потенциометром

Для обеспечения единства измерений необходима тождественность единиц, в которых проградуированы все существующие средства измерений одной и той же величины. Это достигается путем точного воспроизведения и хранения установленных единиц физической величины (ФВ) и передачи их размеров применяемым СИ. Передача размера единицы ФВ осуществляется от эталонных СИ рабочим СИ при их поверке или калибровке с помощью поверочных схем.

Согласно ФЗ № 102 « Об Обеспечении единства измерений» поверка средств измерений (далее также - поверка) - совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерений метрологическим требованиям.

Метрологические требования - требования к влияющим на результат и показатели точности измерений характеристикам (параметрам) измерений, эталонов единиц величин, стандартных образцов, средств измерений, а также к условиям, при которых эти характеристики (параметры) должны быть обеспечены;

Поверка является одной из форм государственного регулирования в области обеспечения единства измерений. Средства измерений, предназначенные для применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, до ввода в эксплуатацию, а также после ремонта подлежат первичной поверке, а в процессе эксплуатации - периодической поверке.

Поверку средств измерений осуществляют аккредитованные в установленном порядке в области обеспечения единства измерений юридические лица и индивидуальные предприниматели.

Результаты поверки средств измерений удостоверяются знаком поверки и (или) свидетельством о поверке. Конструкция средства измерений должна обеспечивать возможность нанесения знака поверки в месте, доступном для просмотра. Если особенности конструкции или условия эксплуатации средства измерений не позволяют нанести знак поверки непосредственно на средство измерений, он наносится на свидетельство о поверке.

Средства измерений, не предназначенные для применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, могут в добровольном порядке подвергаться калибровке.

Калибровка средств измерений - совокупность операций, выполняемых в целях определения действительных значений метрологических характеристик средств измерений.

Технически процедура поверки представляет собой сравнение числового значения физической величины, измеренной поверяемым средством измерения, со значением, измеренным средством измерения более высокой точности — эталоном. При этом погрешность эталона должна быть в три раза меньше погрешности поверяемого средства измерения.

Виды поверок:

- первичная,

- периодическая,

- внеочередная

- инспекционная

- экспертная поверка.

К допускаемым методам поверки (калибровки) относятся:

1) метод непосредственного сличения поверяемого (калибруемого) СИ с эталоном соответствующего разряда, при этом одновременно проводятся измерения одного и того же значения ФВ однородными (по измеряемой величине) поверяемым и эталонным СИ;

2) метод сличения с помощью компаратора (прибора сравнения), применяется в том случае, когда невозможно сравнить показания средств измерений одной и той же величины;

3) метод прямых измерений применяется в том случае, когда имеется возможность с помощью многозначной эталонной меры, воспроизводящей в некотором диапазоне значения величины, в единицах которой проградуировано поверяемое (калибруемое) СИ, произвести сличение и определить погрешность средства измерения в пределах используемого диапазона измерения;

4) метод косвенных измерений величины, применяется тогда, когда действительные значения величин, воспроизводимые эталонным и измеряемые поверяемым средствами измерений, невозможно определить прямыми измерениями или когда косвенные измерения более просты или более точны по сравнению с прямыми измерениями.