Разработка методики поверки измерительного генератора импульсов

Разработка методики поверки измерительного генератора импульсов

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

Разработка методики поверки измерительного генератора импульсов

Введение

Поверке подлежат все средства измерительной техники (СИТ), которые находятся в эксплуатации, выпускаются серийно из производства, ремонта и в продажу, выдаются на прокат, на которые распространяется государственный метрологический контроль. СИТ признают годными для использования, если результаты поверки подтверждают их соответствие метрологическим и техническим требованиям к этим СИТ, установленными в нормативных или эксплуатационных документах [1]. Соответственно все предприятия, организации, физические лица-субьекты предпринимательской деятельности, которые эксплуатируют, производят, продают и выдают на прокат СИТ, которые подлежат поверке, обязаны своевременно подавать эти СИТ на поверку.

Данный курсовой проект предполагает разработку методики поверки генератора импульсов. При выполнении периодической поверки проводят следующие операции [2]:

внешний осмотр;

опробование;

определение метрологических характеристик прибора.

1. Анализ списка контролируемых метрологических характеристик

метрологический поверка контролированный эталон

Контролируются такие МХ: погрешность установки частоты (периода) повторения импульсов; погрешность установки длительности импульсов; определение параметров искажений; погрешность установки временного сдвига; погрешность установки амплитуды импульсов.

Относительная погрешность установленного значения определяемого параметра должна вычисляться по формуле

, (1.1)

где  - значение определяемого параметра, установленное по отсчетному устройству поверяемого генератора;

 - действительное значение определяемого параметра, полученное при измерении рабочим эталоном.

Рассчитанное по формуле (1.1) значение погрешности не должно превышать значения, установленного в нормативно-технической документации на поверяемый генератор.

2. Обоснование выбора методов и средств поверки

Относительную погрешность установки частоты сигнала определяют методом прямых измерений частоты сигнала, с помощью электронно-счетного частотомера (ЭСЧ) - рабочего эталона. Метод прямых измерений применяется, когда имеется возможность сличить испытуемый прибор с эталонным в определенных пределах измерений. Метод прямых измерений прост, производителен, широко используется при поверке мер ограниченной точности.

3. Обоснование требований к метрологическим характеристикам рабочих эталонов. Разработка предложений типов средств поверки

Для поверки генераторов импульсов должны использоваться рабочие эталоны, погрешность которых не превышает 1/3 допуска.

Рекомендуемое средство поверки - частотомер электронно-счетный типа Ч3-85 3R. Частотомер Ч3-85 3R может использоваться для измерений частоты, периода, длительности импульсов, интервалов времени, отношения частот, числа импульсов электрических синусоидальных и импульсных сигналов.

Основные технические характеристики прибора Ч3-85 3R:

Таблица 3.1 - Технические характеристики прибора Ч3-85 3R

Так же для поверки понадобятся генератор-РЭ типа Г4-128 (диапазон частот 0,312 - 1,25 ГГц; погрешность установки частоты 0,5%; мощность выходного сигнала  Вт) и электронно-лучевой осциллограф (ЭЛО) типа С1-70 (погрешность коэф. отклонения - 4%; погрешность коэф. развертки - 5%).

4. Разработка методики выполнения поверки

Условия поверки

Температура окружающей среды 20±5 ⁰С;

Относительная влажность воздуха 60±15%;

Атмосферное давление 100±4 кПа;

Отклонение напряжения сети от номинального ±2%;

Частота сети питания 50±0,5Гц.

Подготовка к поверке

Перед включением прибора в питающую сеть необходимо клемму заземления соединить с земляной шиной на рабочем месте. Время установления рабочего режима 15 минут, за исключением норм по стабильности опорного уровня - 1 час.

Внешний осмотр

При внешнем осмотре должно быть установлено соответствие поверяемого генератора следующим требованиям:

Поверяемый генератор должен быть укомплектован всем необходимым для проведения поверки, снабжен техническим описанием и инструкцией по эксплуатации. Допускается отсутствие в составе комплекта тех элементов, которыми укомплектованы используемые средства поверки.

Поверяемый генератор не должен иметь механических повреждений кожуха, лицевой панели, регулировочных и соединительных элементов, отсчетных шкал и устройств, нарушающих работу прибора или мешающих работе поверителя.

Должна быть обеспечена четкая, без заеданий, фиксация всех переключателей во всех позициях при совпадении указателя позиции переключателей с соответствующими надписями на панели прибора.

Внешнее состояние отсчетных шкал и устройств должно обеспечивать возможность считывания показаний.

Приборы, несоответствующие по каким-либо из выше перечисленных требований, бракуются и направляются на ремонт.

Опробование

Опробование поверяемого генератора производиться электронно-лучевым осциллографом или встроенным осциллографическим индикатором, если он предусмотрен. Осциллограф должен обеспечивать возможность наблюдения основных импульсов генератора во всем диапазоне устанавливаемых значениях длительности, частоты повторения, временных сдвигов амплитуды. При этом допустимо применения двух и более типов электронно-лучевых осциллографов. При опробовании поверяемого генератора приборы соединяют в соответствии со следующей схемой:

-выход синхронизирующих импульсов; 2-выход основных импульсов;

-вход канала; 4-вход синхронизирующих импульсов; 5-аттенюатор

Рисунок 4.1 - Структурная схема соединения

Для проверки работы в режиме внешнего запуска генератор переводят в соответствующий режим и подают импульсы синхронизации осциллографа, если они предусмотрены. В противном случае необходимо использовать дополнительный запускающий генератор импульсов.

-вход внешнего запуска; 2-выход основных импульсов;

-вход канала Y; 4-вход синхронизирующих импульсов; 5 - выход синхронизирующих импульсов; 6 - выход основных импульсов запускающего генератора; 7-аттенюатор

Рисунок 4.2 - Структурная схема соединения приборов при использовании запускающего генератора

Опробование генератора в режиме однократного пуска должно производится запоминающим осциллографом или осциллографом обычного типа.

Определение метрологических параметров

Определение погрешности установки частоты (периода) повторения импульсов

Определение погрешности установки частоты (периода) повторения импульсов производят методом прямого измерения частоты (периода) повторения электронно-счетным частотомером Ч3-85 3R и расчетом погрешности по формуле (1.1).

В участках диапазона, где частотомер-РЭ не производит измерения с требуемой точностью, производится измерение периода повторения импульсов. При этом частоту повторения  в герцах вычисляют по формуле

, (4.1)

где  - действительное значение периода, с.

Аналогично поступают и с измерением частоты повторения импульсов. При этом период повторения импульсов  в секундах вычисляют по формуле

. (4.2)

Определение погрешности установки длительности импульсов

Определение погрешности установки длительности импульсов для данного генератора производят при помощи метода сравнения измеряемой длительности с периодом сигнала генератора-РЭ Г4-128 на экране электронно-лучевого осциллографа, имеющего двух канальный усилитель, С1-70 и расчетом погрешности по формуле (1.1). Рассмотрим структурную схему соединения приборов для измерения длительности импульсов:

Действительное значение длительности импульса  в секундах рассчитывают по формуле

, (4.3)

где  - число периодов гармонического сигнала;

 - действительное значение частоты гармонического сигнала, Гц.

-        Определение параметров искажений

Параметры искажений (длительность фронта и среза, выброс на вершине и в паузе, неравномерность и наклон вершины) определяют методом прямых измерений параметров искажений с помощью ЭЛО. При измерении длительности фронта и среза импульсов коэффициент развертки ЭЛО калибруют и устанавливают такое его значение, чтобы ширина изображения измеряемого участка импульса была не менее одного большого деления шкалы по оси Х на экране осцилографа. Измерение выбросов на вершине и в паузе, неравномерност Y и наклона вершины производят по шкале Y. При этом коэффициент отклонения калибруют и устанавливают такое его значение, при котором размах изображения импульса занимает всю или большую часть рабочего участка экрана осцилографа по оси Y. Относительное значение параметров  в процентах рассчитывается по формуле

, (4.4)

где - абсолютное значение параметра, единица напряжения или единица длины;

- амплитуда импульса, единица напряжения или единица длины.

Выброс в паузе определяется по формуле (4.4) при работе по структурной схеме на рис. 4.2.

Определение погрешности установки временного сдвига

Погрешность установки временного сдвига импульсов определяют методом сравнения измеряемой длительности с периодом сигнала с генератора-РЭ на экране ЭЛО и расчетом погрешности по формуле (1.1).

Временный сдвиг импульсов измеряют электронно-счетным частотомером, работающем в режиме измерения временных сдвигов.

Определение погрешности установки временных сдвигов необходимо проводить для двух устанавливаемых значений амплитуды - максимальной и минимальной, длительность импульсов должна быть минимальной.

Определение погрешности установки амплитуды импульсов

Определение погрешности установки амплитуды основных импульсов генератора производят измерением установленного значения амплитуды с помощью ЭЛО с калиброванным коэффициентом отклонения или методом сравнения измеряемой амплитуды импульса с амплитудой сигнала калибратора и расчетом погрешности по формуле (1.1).

Структурная схема соединения приборов при измерении амплитуды импульсов по калиброванной шкале Y осциллографа должна соответствовать схеме на рис. 4.1. Устанавливают такое значение коэффициента отклонения, чтобы высота импульса на рабочей части экрана ЭЛО на оси Y была не менее 40%. Измеряют по шкале высоту изображения импульса меду основанием и уровнем амплитуды импульса и рассчитывают действительное значение амплитуды  по формуле

, (4.5)

где - коэффициент отклонения, единица напряжения / единица длины;

 - высота изображения импульса между основанием и уровнем амплитуды импульса, единица длины.

Оформление результатов поверки

Измерительные генераторы импульсов, прошедшие поверку с положительными результатами, признают годными к выпуску в обращение и применению.

Результаты ведомственной поверки при выпуске из производства или ремонта оформляют записку в паспорте, удостоверенной в порядке, установленном предприятием.

Результаты ведомственной поверки в эксплуатации оформляют в порядке, установленном ведомственной метрологической службой.

Результаты государственной поверки оформляют выдачей свидетельства.

Генераторы, прошедшие поверку с отрицательным результатом, к выпуску в обращение и применению не допускаются[3].

Заключение

Разработанная методика может использоваться для поверки генератора импульсов со следующими техническими характеристиками:

- Границы воспроизводимых значений периода повторения импульсов: (1…10) мкс; (10…100) мкс; (100…1000) мкс; (1..10) мс; (10…100) мс; (100…1000) мс;

Границы воспроизводимых значений длинны импульсов: (0,1…1) нс; (1…10) нс; (10…100) нс; (100…1000) нс; (1…10) мкс; (10…100) мкс; (100…1000) мс;

Длинна фронта импульса: не более 20 нс;

Длинна среза импульса: не более 100 нс;

Амплитуда импульсов: (1…30) В;

Граница основной погрешности установки часовых параметров: не более ±5%;

Граница основной погрешности установки амплитуды: не более ±10%.

Измерительные генераторы импульсов, прошедшие поверку по данной методике с положительными результатами, признают годными к выпуску в обращение и применению, а генераторы, прошедшие поверку с отрицательным результатом, к выпуску в обращение и применению не допускаются.

Перечень ссылок

метрологический поверка контролированный эталон

1 ДСТУ ГОСТ 2708:2006 Метрология. Поверка средств измерительной техники. Организация и порядок проведения.

ГОСТ 8.009-84 ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений.

ДСТУ ГОСТ 8.206:2008 ГСИ. Генераторы импульсов измерительные. Методы и средства поверки.