Методика повірки електронно-аналогового вольтметру
Зміст
Вступ
Аналіз переліку контрольованих
метрологічних характеристик
Обґрунтування вибору методів і
засобів повірки
Обґрунтування вимог до
метрологічних характеристик робочих еталонів
Розробка методики виконання
повірки
Висновки
Вступ
Електронно-променевий
осцилограф ЕПО- це прилад для візуального спостереження і фотографування
електричних процесів, представлених у формі напруги, а також вимірювання різних
параметрів сигналів: напруги, частоти, фазових зсувів, коефіцієнта амплітудної
модуляції, інтервалів часу та ін. Широке розповсюдження електронно-променевих
осцилографів обумовлене їх достоїнствами: великим вхідним опором,
безінерційністю у широкій смузі частот, високою чутливістю, широким динамічним
діапазоном. ЕПО має наступні функціональні блоки, до яких відносяться блок ЕПТ,
канал вертикального відхилення променя (канал У), канал горизонтального
відхилення променя (канал X), канал керування яскравістю променя (канал Z), калібратор, блок живлення.
Для забезпечення єдності
і точності вимірювань ЕПО підлягають повірці. За результатами повірки
встановлюється придатність або не придатність засобу вимірювальної техніки ЗВТ
до подальшого застосування , на основі результатів контролю його метрологічних
характеристик МХ. Повірку виконують територіальні уповноважені органи і
метрологічні центри. Порядок проведення повірки описується у нормативно
технічній документації (методи і засоби повірки) яка розповсюджується на ЕПО (ГОСТ
8.311-78)
1.
Аналіз переліку контрольованих метрологічних характеристик
Метрологічними характеристиками (МХ)
називаються характеристики засобів вимірювальної техніки (ЗВТ), що нормуються
для визначення результату вимірювання і його похибки.
Для окремих нормальних МХ
встановлюються номінальні функції і номінальні значення, для деяких МХ
встановлюються лише границі допустимого значення для похибок. Реальні значення
нормуючих МХ задаються при проектуванні, реалізуються при виготовленні ЗВТ,
підтримуються в процесі експлуатації і періодично контролюються при повірці
(калібруванні).
При відхиленні хоча б однієї
нормуючої МХ ЗВТ підлягає ремонту, регулюванню або бракується і виводиться із
експлуатації.
Аналізуючи технічні дані цієї
курсової роботи виділяємо перелік метрологічних характеристиках електронного
променевого осцилографа ЕПО згідно з ГОСТ 8.311-78 і наводимо їх у таблиці 1.1
Таблиця 1.1 - Нормовані метрологічні
характеристики ЕПО
|
Назва МХ
|
Значення
|
|
1
|
Ширина лінії променя в
вертикальному напрямку
|
Не більше 0,8 мм
|
|
2
|
Межа допустимої похибки
коефіцієнта вертикального відхилення
|
± 3 %
|
Інші ж задані характеристики
класифікуємо як технічні характеристики приладу і заносимо їх до таблиці 1.2
Таблиця 1.2 - Технічні
характеристики ЕПО
|
Назва технічної характеристики
|
Значення
|
|
1
|
Розмір робочої частини екрану в вертикальному
та горизонтальному напрямку відповідно, мм
|
80´100
|
|
2
|
Ціна поділки в вертикальному та
горизонтальному напрямках, мм
|
10
|
|
3
|
Номінальне значення коефіцієнтів вертикального
відхилення , В/поділку
|
0,05; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2;
5; 10
|
|
4
|
Вихідний опір підсилювача вертикального
відхилення ,МОм
|
2±3%
|
2.
Обґрунтування вибору методів і засобів повірки
За допомогою наданих у таблиці 1.1
нормованих метрологічних характеристик приладу виконуємо їх аналіз:
1Ширину лінії променя
визначають методом непрямих вимірювань (кресельник 1) усередині та на краях
робочої ділянки екрана електронно - променевої трубки ЕПТ окремо в
горизонтальному та вертикальному напрямках.
При визначенні ширини dв лінії променя у
вертикальному напрямку до входу Y ЕПО, який знаходиться в
автоколивальному режимі, подають сигнал від генератора імпульсів (ГІ) або
калібратора осцилографів. Одержують не екрані зображення декількох імпульсів,
після чого зривають синхронізацію та спостерігають на екрані дві горизонтальні
лінії - нижню, що відповідає рівню імпульсного сигналу у паузі, та верхню, що
відповідає амплітуді імпульсу (рисунок 2.1, а). Зменшують амплітуду імпульсів
до початку суміщення цих ліній, фіксують відповідне значення Um1 амплітуди імпульсів (рисунок 2.1, б). При цьому ширині лінії
променя у вертикальному напрямку відповідає амплітуда Um1.
Оскільки ширина лінії
променя нормується в одиницях довжини, а не в частках поділки шкали ЕПО,
значення dв
обчислюють за рівністю
де 
номінальне значення коефіцієнта вертикального відхилення;
п - ціна поділки шкали ЕПО, мм/поділку
Рисунок 2.1 - Визначення
ширини лінії променя ЕПО у вертикальному напрямку
Похибку коефіцієнта
вертикального відхилення визначають одним із двох можливих методів:
2.1методом непрямих
вимірювань за допомогою установки для повірки вольтметрів або генератора
імпульсів (кресельник 2).
При зірваній
синхронізації ЕПО на екрані спостерігають:
при застосуванні
синусоїдного сигналу з виходу установки для повірки вольтметрів - яскраву
смугу, висота якої відповідає подвійній амплітуді синусоїдного сигналу;
при застосуванні сигналу
з виходу ГІ - дві лінії: нижню, що відповідає рівню імпульсного сигналу в
паузі, та верхню, що відповідає амплітуді імпульсу позитивної полярності.
За допомогою органів
керування установки для повірки вольтметрів або ГІ точно суміщають межі смуги
(лінії) з позначками шкали ЕПО. Дійсне значення коефіцієнта відхилення Квв
розраховують як результат від ділення Um/h ,де Um -
амплітуда напруги на виході установки для повірки вольтметрів або генератора
імпульсів ГІ h -висота зображення сигналу на екрані ЕПТ.
Похибку коефіцієнта
вертикального відхилення визначають як різницю між його дійсним та номінальним
значенням.
Якщо за допомогою
органів керування ГІ неможливо встановити амплітуду імпульсу з потрібною точністю,
застосовують електронний вольтметр постійного струму-робочий еталон, який також
підключається до входу ЕПО. При цьому повинен мати режим відтворення напруги
постійного струму (ПС), яка дорівнює амплітуді його імпульсів. Після
встановлення потрібної амплітуди імпульсного сигналу (тобто після суміщення
ліній, що відповідають основі та вершині імпульсу, з відповідними поділками
шкали ЕПО) ГІ переводять у режим відтворення напруги ПС. За допомогою
електронного вольтметра ПС вимірюють дійсне значення напруги.
Необхідно також
відзначити особливість застосування установок для повірки вольтметрів.
Відлікові пристрої установок для повірки вольтметрів дозволяють знімати
показання у вигляді середньоквадратичного значення U вихідної синусоїдної напруги. Таким чином, для визначення амплітуди Uт синусоїдної напруги
на виході установки для повірки вольтметрів необхідно перераховувати
середньоквадратичні значення напруги у максимальні за виразом
2.2 Методом прямих вимірювань за допомогою калібратора осцилографів -
робочого еталону (кресельник 3).
Калібратор осцилографів
відтворює імпульсні сигнали, амплітуда та період яких відповідають заданій
кількості поділок шкали ЕПО для усіх можливих значень Квв та
коефіцієнта розгортки Кр. Для точного суміщення зображень
імпульсів з лініями шкали ЕПО в калібраторах осцилографів передбачені ручки
плавного регулювання номінальних значень амплітуди (періоду) імпульсів та
реалізовано безпосередній відлік відносної похибки Квв (Кр)
у процентах. осцилограф
повірка електронний променевий
До входу каналу
вертикального відхилення ЕПО, що повіряється, подається сигнал з виходу
калібратора. За допомогою органів керування калібратора встановлюють амплітуду
вихідного сигналу, яка відповідає номінальному значенню контрольованого Квв
та необхідному розміру зображення по вертикалі. Ручкою плавного регулювання
досягають суміщення зображень вершин та основ імпульсів з поділками шкали ЕПО.
Похибку Квв відліковують за шкалою калібратора у процентах.
Порівнявши ці два
метода, можемо сказати що другий метод, а саме метод прямих вимірювань за
допомогою калібратора осцилографів - робочого еталону менш трудоємкісний ніж
метод непрямих вимірювань, тому надалі будемо застосовувати його.
3. Обґрунтування вимог до метрологічних характеристик робочих
еталонів
Для визначення
метрологічних характеристик застосовуються робочі еталони, похибка яких (за
відповідним параметром) не перевищує І/3 від межі допустимої похибки ЕПО, що
провіряється.
Тому для визначення
придатності ЕПО при опробуванні доцільно застосовувати генератор
імпульсів типу Г5-26 з такими характеристиками:продовжуаністю імпульсів ( t)
0,1-106 мкс; похибкою встановлення продовжуаністю ±(0,05t
+0,5) мкс; продовжуаністю фронту 0,017 мкс;
амплітудою імпульсів 0,02-50 В; похибкою
встановлення амплітуды 2-5%; частотою повторення 0,1 Гц-1 МГц; часовий зсув(tс
) 0,2-2·106 мкс; похибка встановлення зсуву ± (0,05tс
+0,02) мкс
На етапі визначення
ширини лінії променя в вертикальному напрямку застосовують генератор імпульсів
типу Г5-53, з характеристиками: продовжуваність імпульсу (t)
0,3-10 мкс; похибка встановлення продовжуваності ± (0,1t
+0,03) мкс; продовжуваність фронту 0,15 мкс;
похибка встановлення амплітуди
±(0,01U+0,005)В; період повторення 1-107 мкс; часовий зсув (tс)
- 0-100 мкс; похибка встановлення зсуву ±(0,01(tс
+0,03) мкс; максимальна амплітуда U 10 В
4. Розробка методики виконання повірки
При проведенні повірки
необхідно дотримуватися наступних умов:
повірку проводять в
нормальних умовах (за ГОСТ 33261-82)
дозволяється проводити
повірку в робочих умовах, якщо при цьому не погіршується співвідношення похибок
зразкового приладу и приладу, що повіряється
Перед проведенням
повірки повинні бути виконані наступні підготувальні роботи:підготовлені допоміжні
пристрої (кабелі, навантаження, атенюатори, розголуджувачі і т.і) із комплектів
зразкового приладу и приладу, що повіряється; осцилограф, що повіряється і
засоби повірки повинні бути заземлені і витримані у включеному стані впродовж
деякого часу в залежності від виду ЕПО
Таблиця 4.1 - Методика
виконання повірки
|
Операції повірки
|
Засоби повірки
|
Методика визначення
|
|
1
|
Зовнішній огляд
|
Візуально
|
ЕПО не повинні мати механічних по-шкоджень
кожуха, кришок, лицьової панелі, регулювальних і сполучних елементів,
відлікових шкал і пристроїв, які порушують роботу ЕПО чи ускладнюють
повірку;повинна бути забезпечена чітка фіксація всіх перемикачів у всіх
позиціях при збігу покажчика позиції з відповідними написами на панелі
приладу.
|
|
2
|
Опробування
|
ГІ типу Г5-26
|
ГІ повинен видавати на виходах напругу, що
забезпечує перевірку працездатності осцилографа при всіх значеннях
коефіцієнтів відхилення та розгортки в різних режимах роботи каналів
вертикального і горизонтального відхилення. Допускається використання декількох
типів ГІ, що перекривають необхідні діапазони.
|
|
3
|
Визначення МХ
|
-
|
|
3.1
|
Визначення ширини лінії променя в
вертикальному напрямку
|
ГІ типу Г5-53
|
Визначають методом непрямих
вимірювань в середині та на краях робочої ділянки екрана ЕПТ (креслення
1) ЕПО, що повіряється переводять в автоколивальний режим розгортки,
генератор імпульсів - у режим внутрішнього запуску. Встановлюють коефіцієнт
розгортки в межах 2-10 мкс / поділ., період проходження імпульсів генератора
40-200 мкс, тривалість імпульсів 10-50 мкс, амплітуду імпульсів 2-5 В,
коефіцієнт відхилення 5 В /поділ.. На екрані ЕПТ спостерігають дві
горизонтальні лінії. Органами зсуву по вертикалі переміщують зображення до
верхньої межі робочої ділянки екрана ЕПТ. Встановлюють необхідну яскравість і
фокусують промінь. При відсутності норм яскравості і методів її вимірювання
встановлюють яскравість, зручну для вимірювання. Значення
dв
обчислюють за рівністю  де  номінальне
значення коефіцієнта вертикального відхилення; п - ціна поділки шкали
ЕПО, мм/поділку
|
|
3.2
|
Визначення похибки коефіцієнта
вертикального відхилення
|
Калібратор
осци-лографів
типу И1-9
|
Методом прямих вимірювань за
допомогою калібратора осцилографів (кресельник 3). Калібратор осцилографів
відтворює імпульсні сигнали, амплітуда та період яких відповідають заданій
кількості поділок шкали ЕПТ для усіх можливих значень коефіцієнта відхилення.
Калібратори осцилографів дозволяють здійснити безпосередній відлік відносної
похибки коефіцієнтів відхилення та розгортки у відсотках. Похибку коефіцієнта
відхилення визначають для кожного каналу ЕПО. Вимірювання проводять: -для
максимального фіксованого значення коефіцієнта відхилення - при всіх
значеннях висоти зображення сигналу, що дорівнюють парному числу поділок, а
також для найбільшого значення висоти зображення в межах робочої ділянки
екрана ЕПТ; - для інших значень коефіцієнта відхилення - при висоті
зображення, що дорівнює парному числу поділок і складає 60... 100 % робочої
ділянки екрана.
|
Висновок
У даній курсовій роботі
були визначенні метрологічні характеристики ЕПО . На основі вибору оптимальних
методів контролю метрологічних характеристик і спеціальних робочих еталонів,
була розроблена методика повірки і необхідна для проведення повірки нормативно
технічна документація (протокол повірки, повірочні схеми) та допоміжні
матеріали (схеми підключення).
З виконанням даної
курсової роботи, були отримані навики роботи з нормативно технічною
документацією, аналізу вибору ефективних рішень,
що до організації і проведення повірки.
Список літератури
1 ГОСТ 8.311-78 ГСИ. Осциллографы
электронно-лучевые универсальные. Методы и средства поверки. - М.: Госстандарт
СССР, 1978
2 ДСТУ 2708:2006
Повірка засобів вимірювальної техніки. Організація та
порядок проведення
ДСТУ 2681-94
Метрологія терміни та визначення
ГОСТ 8009-84 Нормируемые
метрологические характеристики средств измерений
Крюков О.М ,
Толстіков В.Ф Аналогові засоби вимірювальної техніки. Навчальний посібник -
Харків: ХНАДУ, 2007-448 с.
Крюков О.М Повірка та
калібрування засобів електро- та радіовимірювальної техніки. Навчальний
посібник- Харків: ХНАДУ, 2008 - 264 с.