Учебные задачи

• 1. Изучить классификацию измерений и измерительных приборов.
• 2. Изучить статические и динамические погрешности измерений и методы их оценки.
• 3. Обосновать статические погрешности измерительных приборов.
• 4. Составить представление о динамических характеристиках и погрешностях приборов.
• 5. Изучить подходы к оптимальному проектированию измерительного канала приборов.
• 6. Оценить методы определения погрешностей средств измерений в реальных условиях эксплуатации.
• 7. Составить представление об определении погрешностей измерительных каналов автоматических систем контроля.

Тема главы

Рассмотрены инструменты количественной оценки качественных преобразований развития систем «Метрология», «Стандартизация» и «Сертификация» как институтов качества.

Классификация измерений и измерительных приборов

Измерить какую-либо величину - значит сравнить ее с другой однородной величиной (мерой), принятой за единицу.

Число q, выражающее отношение измеряемой величины 0 к единице измерения?/, называется числовым значением измеряемой величины:

q = ^ или 0 = qU.

Уравнение (4.1.1) является основным уравнением измерения: его правая часть называется результатом измерения.

Результат измерения - всегда именованное число и состоит из единицы измерения и, которая имеет свое наименование, и числа q, показывающего, сколько раз данная единица содержится в измеряемой величине 0.

При измерении физических величин не всегда возможно непосредственно сравнивать измеряемую величину с мерой, и в этих случаях измерение производится сравнением с какой-либо другой физической величиной, однозначно связанной с измеряемой (например, измерение температуры производится по величине электрического сопротивления).

Измерения делятся на прямые, косвенные и совокупные.

Прямыми измерениями называются такие, при которых значение измеряемой величины определяется непосредственным сравнением ее с мерами или показаниями измерительных приборов, градуированных в выбранных единицах измерения.

Основные методы прямых измерений: непосредственного определения, компенсационный (нулевой) и дифференциальный (разностный).

Методом непосредственного определения значение измеряемой величины прямо преобразуется в выходную величину прибора, т. е. приборы непосредственно показывают (или записывают) измеряемую величину. Метод непосредственного определения широко используется в приборах промышленного контроля.

Компенсационный (нулевой) метод состоит в уравновешивании неизвестной измеряемой величины известной. Значение измеряемой величины находится после достижения равновесия по значению уравновешивающей (известной) величины. Момент равновесия фиксируется устройством или прибором, называемым нуль-индикатором. К числу приборов, основанных на компенсационном методе, относятся потенциометры, уравновешенные мосты, дифманометры с силовой компенсацией и др.

Компенсационный метод более точен, чем метод непосредственного определения.

Дифференциальный (разностный) метод заключается в том, что прибором определяется разность между измеряемой и некоторой известной (образцовой) величиной, после чего измеряемая величина находится путем алгебраического сложения.

Существенный признак прямого измерения - результат выражается в тех же единицах, что и измеряемая величина.

Косвенными измерениями измеряемая величина определяется не непосредственно, а на основании данных прямых измерений величины, связанной с искомой определенным соотношением.

Примеры косвенных измерений - определение плотности по массе и объему или расхода по перепаду давления.

Косвенные измерения широко применяются в практике контроля производственных процессов, когда прямые измерения невозможны.

При совокупных измерениях числовые значения измеряемой величины определяются путем решения ряда уравнений, полученных из совокупности прямых измерений одной или нескольких однородных величин.

Совокупные измерения применяются в лабораторной и исследовательской практике.

Измерения могут быть также классифицированы:

• по характеристике точности - равноточные (ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности измерительными приборами в одних и тех же условиях, в противном случае измерения признаются неравноточными);
• по числу измерений и роду измерений - однократные, многократные;
• по отношению к изменению измеряемой величины: статические (время = const) и динамические (время = varia);
• по выражению результата измерения: абсолютные (в единицах измеряемой величины) и относительные (в относительных единицах, как правило, в процентах).

Измерительными приборами называются устройства, служащие для прямого или косвенного сравнения измеряемой величины с единицей измерения.

При централизованном контроле любой измерительный прибор (измерительная система) состоит из трех основных узлов: первичного преобразователя (в технической литературе встречается и термин датчик, употребленный в том же значении, что и первичный преобразователь), канала связи и вторичного прибора.

Первичный преобразователь - измерительное устройство, установленное на объекте измерения, преобразует контролируемую величину в выходной сигнал, удобный для передачи по каналу связи.

Первичные преобразователи весьма разнообразны как по принципу действия, так и по характеру выходных сигналов; их можно классифицировать по ряду признаков:

• а) по виду контролируемой величины (преобразователи температуры, давления, расхода, уровня, плотности и т. п.);
• б) по принципу действия (электрические, пневматические и т. п.);
• в) по виду и характеру выходного сигнала.

Выходные сигналы преобразователей могут быть непрерывными и прерывными (дискретными).

Важнейшая характеристика первичного преобразователя - вид функциональной зависимости между изменениями контролируемой величины и выходным сигналом преобразователя; предпочтительна линейная зависимость.

Канал связи служит для передачи сигнала от первичного преобразователя к вторичному прибору. Если сигнал электрический, то в качестве канала связи используются электрические провода или кабель. Для пневматических или гидравлических сигналов используются металлические и пластмассовые трубки.

Наибольшее распространение в современных системах централизованного контроля получили электрические и пневматические дистанционные передачи, причем пневматические системы применяются, главным образом, во взрыво- и пожароопасных производствах, где применение электрических передач затруднено.

Вторичный прибор - устройство, воспринимающее сигнал от первичного преобразователя и выражающее его в численном виде при помощи отсчетного устройства. Во многих случаях один и тот же вторичный прибор может быть использован для измерения различных параметров (разница будет лишь в градуировке шкалы).

Шкалы технических приборов обычно градуируются так, чтобы показания их были численно равны отсчету. Например, отсчету д = 50 по шкале ртутного термометра, градуированного в °С, соответствует показание 0 = 50. Единица измерения температуры и= 1 °С.

По способу отсчета измерительные приборы подразделяются на следующие группы.

Приборы с ручной наводкой, у которых процесс измерения осуществляется сравнением измеряемой величины с мерами или образцами при непосредственном участии наблюдателя (весы с гирями, оптический пирометр с исчезающей нитью).

Показывающие приборы указывают значение измеряемой величины в момент измерения на отсчетном устройстве.

Наиболее широко применяются шкаловые отсчетные устройства. Шкалы выполняются как неподвижными, так и подвижными; в последнем случае шкала перемещается относительно неподвижного указателя. Отметки на шкалах располагаются вдоль прямой линии или по дуге окружности на плоской и цилиндрической поверхности циферблата.

На рис. 4.1.1 показаны наиболее типичные шкалы измерительных приборов.

• 11111111111П1|1Щ111Ш1Ц1||1Ш1ПП1|Щ1ПП1
• 0 20 40 60 80 100

Рис. 4.1.1. Ш калы: а - прямолинейная; б - дуговая; в - круговая равномерная; г - профильная; д - барабанная; е - круговая неравномерная

Положение указателя определяется углом поворота или линейным его перемещением от нуля или начала шкалы. Зависимость между положением указателя и отсчетом называется характеристикой шкалы.

Характеристика шкалы для приборов с угловым перемещением указателя (рис. 4.1.2) выражается уравнением.

где (р - угол поворота указателя от нулевой отметки шкалы, а для безнулевых шкал - от начала шкалы; д - отсчет по шкале.

Рис. 4.1.2. Ш каловое отсчетное устройство с дуговой шкалой

Для приборов с прямолинейными шкалами (рис. 4.1.3)

я=А(Ю,

где N - линейное смещение указателя от нуля шкалы (для безнулевых шкал - от начала шкалы).

Рис. 4.1.3. Ш каловое отсчетное устройство с прямолинейной шкалой

Множитель 100 °С, помещенный на шкале рис. 4.1.3, указывает, что при прочтении показания прибора надо величину, отмеченную указателем, умножить на 100.

Линейное смещение указателя от нулевой отметки дуговых и круговых шкал составляет:

где Я ш - радиус шкалы.

Равномерные шкалы имеют линейную характеристику вида

Я = -(# в ~Я Н) + Я Н

N , .

Я=-гг -(Я 0 ~Я Н) + Я Н,

Самопишущие (регистрирующие) приборы снабжаются приспособлениями, автоматически записывающими на бумажной ленте или диске текущее значение измеряемой величины во времени. Запись осуществляется пером в виде непрерывной линии или печатным устройством с периодическим печатанием на бумажной ленте числовых значений отсчетов. На одной бумажной ленте могут быть записаны несколько измеряемых величин. В этом случае в прибор встраивается автоматический переключатель, последовательно подключающий к измерительной системе одну из нескольких точек измерения. На рис. 4.1.4 приведены схемы типичных регистрирующих устройств. Характеристики регистрирующих устройств аналогичны характеристикам шкало-вых отсчетных устройств.

Комбинированные приборы осуществляют показания и регистрацию измеряемой величины. Измерительные приборы могут снабжаться также дополнительными устройствами для сигнализации (сигнализирующие приборы), регулирования измеряемой величины (регулирующие приборы) и для других целей.

Суммирующие (интегрирующие) приборы дают суммарное значение измеряемой величины за определенный промежуток времени. Эти приборы снабжаются счетчиками, которые часто встраиваются в один корпус с показывающим или самопишущим прибором, имея с ним одну измерительную систему.

Чувствительностью измерительного прибора называется отношение линейного или углового перемещения указателя к изменению измеряемой величины, вызвавшему это перемещение.

Линейная чувствительность 5 = угловая чувствительность 5 у = или 5 у =

Рис. 4.1.4. а - с записью в полярных координатах на дисковой диаграмме; б - с записью в прямоугольных координатах на ленточной диаграмме; в - с печатающим устройством

4 Ф. *0"

для приборов с дуговыми и круговыми шкалами чувствительность где ДУУ и Д(р - перемещение указателя; АО - изменение измеряемой величины; Л ш - радиус шкалы (см. рис. 4.1.2).

Чем больше чувствительность прибора, тем меньшую долю измеряемой величины можно измерить. Величина чувствительности является мерой, при помощи которой сравниваются однотипные приборы.

Величина, обратная чувствительности (С), называется ценой деления шкалы прибора, т. е.

Диапазон измерения, как разница между верхним и нижним пределом измерения, и порог чувствительности формируют первую группу метрологических свойств прибора (в общем случае - средства измерения), вторая группа свойств нацелена на повышение качества измерений и соответствующих измерительных приборов. Интегрально это проявляется в точности измерений - близостью к нулю погрешностей измерений и измерительного прибора.

Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способа достижения требуемой точности.

Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств и выражение полученного результата в принятых единицах.

Признаки измерения :

Наличие физической величины

Требуется проведение опыта

Наличие средства измерения

Числовое значение физической величины

Средство измерения – такое измерительное средство, которое обладает нормированными техническими характеристиками.

Физическая величина – свойство, общее в качественном отношении для многих физических объектов, процессов или явлений, но индивидуальная в количественном отношении.

Действительное значение физической величины – значение, которое удовлетворяет в данном случае потребительским задачам.

Классификация ФВ .

Может совершать работу: активные, пассивные

Детерминированные, случайные

Аналоговые – ФВ, которая имеет бесконечное множество значений в заданном диапазоне; квантованные

Во времени: непрерывные, дискретные

Виды измерений .

По признаку получения результата :

Прямые – измерения, при которых искомое значение определяется непосредственно в ходе эксперимента

Косвенное – используется известная функциональная зависимость между результатами измеренными прямым способом и искомой ФВ

Совместные – производится одновременное измерение нескольких разноименных ФВ для нахождения зависимости между ними

Совокупные – измерения, когда происходит одновременное измерение нескольких одноименных ФВ для определения искомых значений другой ФВ

По признаку изменения во времени :

Статические – измерение значения некоторой ФВ, значение которой неизменно в течение времени использования результата

Динамические

По признаку кратности измерения :

Однократные

Многократные

По признаку точности

Равноточные – обеспечиваются неизменные условия проведения, одни и те же средства измерения

Неравноточные – различные по уровню точности средства измерения.

Информация – сведения, уменьшающие априорную неопределенность об объекте.

Сигнал измерительной информации – сигнал, параметры которого функционально связаны с измеряемой величиной.

Информационный аспект измерения: получение любого СИИ – цепочка преобразований сигналов.

.

Средство измерения – технические средства, обладающие нормированными метрологическими характеристиками.

Носителем ФВ является сигнал.

Сигнал – это физический процесс протекающий во времени.

Интегральные характеристики :

- коэффициент амплитуды

- формы

- усиления

- синусоидальный

1,1,1 – меандр

- пилообразный

Классификация средств измерения .

Меры – средства измерения, воспроизводящие ФВ заданного размера

Измерительные преобразователи – средства измерения, которые выдают СИИ в форме удобной для передачи, хранения, обработки, но неудобной для непосредственного восприятия наблюдателем. Термопара. Электрическую величину в электрическую (трансформатор). Не электрическую в электрическую. Генераторные (термопара). Параметрические (термометр сопротивления) не генерируют сигнал, для работы требуется дополнительный источник питания. Датчик – конструктивно оформленный измерительный преобразователь.

Измерительные приборы – средства измерения, вырабатывающие СИИ в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем. Аналоговые, цифровые. Выходная величина аналогового есть непрерывная функция входной величины. В зависимости от возможности сохранности результата разделяются на показывающие и регистрирующие. В зависимости от места установки выделяют стационарные и переносные.

Измерительные установки – совокупность конструктивно и функционально объединенных средств измерения и вспомогательных устройств, предназначенная для рационального построения измерительного эксперимента.

Измерительная система – совокупность конструктивно и функционально объединенных средств измерения и вспомогательных устройств, предназначенная для автоматического сбора измерительной информации от ряда объектов с последующей передачей, обработкой, хранением.

К – коммутатор

ПНК – преобразователь напряжение-код

КС – канал связи

М – модулятор

ДМ – демодулятор

Методы измерений .

В зависимости от использования меры :

Метод непосредственной оценки – в процессе измерения меры не участвуют, результат получается непосредственно на отсчетном устройстве средства измерения. Мера используется опосредованно – при изготовлении прибора.

Методы сравнения – мера непосредственно участвует в процессе измерения

Нулевой метод .

НИ – нуль индикатор

Ех – измеряемое напряжение

U0 – образцовая мера

Метод заключается в том, что разность измеряемой величины и величины, воспроизводимой мерой, в процессе измерения сводится к 0, что и фиксируется НИ. Результат равен значению меры. Мостовые измерительные приборы. При высокой точности меры метод позволяет получить результат измерения с высокой точностью.

Дифференциальный метод .

Разность измеряемой величины и величины, воспроизводимой мерой, измеряется с помощью средства измерения. Результат получается как сумма значения меры и показаний средства измерения. Данный метод позволяет получать результат измерения с высокой точностью при использовании средства измерения сравнительно невысокой точности.

Δ – абсолютная погрешность вольтметра.

Метод замещения .

Происходит поочередное измерение измеряемой величины и величины, воспроизводимой мерой. Значение неизвестной величины определяется по этим двум измерениям. Обладает достаточной точностью в случае, если объект измерения примерно равен мере.

Погрешности измерений .

Погрешность – количественная характеристика

Точность – качественная характеристика, отражающая близость к нулю погрешности.

Классификация.

По способу выражения :

По месту (причине) возникновения :

Методическая – из-за неадекватности принятой модели объекта измерения

Инструментальная – приборная погрешность самого средства измерения

По характеру изменения :

Систематическая – постоянна или изменяется по известному закону

Случайная – изменяется по законам случайных чисел. Для ее нахождения используются элементы теории вероятности, статистические измерения

Промахи – субъективная погрешность оператора

По способу воздействия окружающей среды на средство измерения :

Основная – возникает при нормальных условиях эксплуатации средства измерения

Дополнительная – в условиях, отличных от нормальных

По характеру изменения во времени :

Статические – возникают при измерении постоянной во времени величины

Динамические – при измерении сигнала, изменяющегося во времени

По связи с измеренной величиной :

Аддитивная – не зависит от измеряемой величины

Мультипликативная – зависит от измеряемой величины

Характеристики средств измерений .

Неметрологические – характеристики, которые не влияют на точность результата измерения (вес, размер, цвет).

Метрологические – влияют на точность (входное сопротивление, емкость, трение и т.д.)

Основные метрологические характеристики :

Номинальная статическая функция преобразования – зависимость между информационными параметрами входного и выходного сигнала. Вводится для типа средства измерения.

Действительная функция преобразования (уравнение преобразования) – реальная характеристика преобразования. В виде функциональной зависимости, таблицы входных и выходных значений, функции в координатах.

Чувствительность – отношение приращения выходной величины к вызвавшему это приращение приращения входной величины.

Порог чувствительности (разрешающая способность) – минимальное значение входной величины, которое может быть обнаружено по изменению выходной величины.

Постоянная прибора – отношение некоторого значения измеряемой величины к показанию прибора в делениях.

Цена деления – разность между соседними отметками шкалы, причем, если эта разность есть величина постоянная, то шкала равномерная.

Диапазоны показаний – разность между максимальным и минимальным значениями.

Диапазоны измерений – область на шкале средства измерения, в которой определены (заданы) метрологические характеристики – рабочий диапазон

Характеристики средства измерения, влияющие на измерительную цепь.

Погрешности средства измерения. Основная, дополнительная. Аддитивная, мультипликативная.

Нормирование погрешности средства измерения .

Класс точности средства измерения – основная интегральная метрологическая характеристика средства измерения, дающая предел основной погрешности. В некоторых случаях класс точности задает и дополнительные погрешности, и другие метрологические характеристики. Значение класса точности выбирают из некоторого числового ряда:

У электронных осциллографов класс точности отражает другую величину.

Нормирование – задание номинальной характеристики для данного типа средства измерения и допускаемых отклонений для данного результата.

Тип средства измерения – совокупность средств измерений одного и того же назначения, основанная на одном и том же принципе, имеющие одинаковую конструкцию и выполненные по одной технологической документации.

Способ нормирования погрешности средства измерения зависит от характера абсолютной погрешности данного средства.

Погрешность имеет аддитивный характер .

при равномерной шкале.

с галочкой снизу. При неравномерной шкале.

Мультипликативный характер погрешности .

в кружочке.

Смешанный характер погрешности .

Поверка – это выяснение соответствия данного средства измерения своему классу точности.

Нормирование дополнительной погрешности .

Нормирование дополнительной погрешности сводится к заданию коэффициента влияния или функции влияния.

Электромеханические приборы .

Это приборы, в которых электрическая энергия измеряемого сигнала преобразуется в механическую энергию подвижной части прибора.

Измерительная цепь – служит для преобразования электрической энергии входного сигнала в электрическую же энергию (масштабирование)

Измерительный механизм – для преобразования электрической энергии в механическую движения подвижной части.

Отсчетное устройство – для визуализации.

Классификация электромеханических приборов .

По виду измеряемой величины (ток, напряжение, сопротивление, мощность, частота, фаза)

По роду электрического сигнала

По способу создания противодействующего момента (механический – пружина, логометрический – за счет дополнительной катушки, создающей встречное магнитное поле)

По способу успокоения подвижной части (магнитно-индукционный, воздушный, жидкостный)

По типу измерительного механизма (магнито-электрический, электро-магнитный, электро-динамический, электро-статический, индукционный, ферро-динамический)

Магнито-электрические приборы.

Магнитные полюсные наконечники, неподвижный сердечник, рамка с током, противодействующая пружинка.

Поле в зазоре равномерное.

Достоинства :

Недостатки :

Низкая перегрузочная способность

Невозможность работы на переменном токе

Относительная сложность производства

Приборы на основе МЭИМ .

Амперметры.

Вольтметры.

Омметры .

Последовательная схема.

Влияние источника питания на результат измерения убирается с помощью магнитного шунта, встроенного в конструкцию ИМ, который влияет на магнитное поле для компенсации напряжения питания.

Параллельная схема.

Достоинства:

Высокая точность

Высокая надежность

Недостаток: зависимость от напряжения питания.

Возможно построение комбинированных приборов (тестеров), измеряющих одновременно напряжение, ток, сопротивление, (индуктивность, емкость). На основе МЭИМ строятся также такие высокочувствительные приборы, как гальванометры, а также приборы для измерения на переменном напряжении.

Электронные аналоговые приборы и преобразователи .

Средства измерения, в которых преобразование сигнала измерительной информации производится с помощью аналоговых электронных устройств. Выходной сигнал таких средств измерения является непрерывной функцией входного сигнала. Используются для измерения всех видов электрических сигналов: напряжение, ток, сопротивление, фаза, частота…

Электронные вольтметры – средства измерения, в которых измеряемое напряжение преобразуется в постоянный ток, который измеряется МЭИМ.

Характеристики:

Широкий диапазон измеряемых значений напряжения, от 10^-9 В на постоянном токе до 10^3 В на переменном токе.

Высокая чувствительность за счет использования входных усилителей

Большое входное сопротивление

Широкий частотный диапазон измеряемого напряжения от 0 до 10^8 Гц

Неравномерность АЧХ не должна превышать ±3 дБ относительно опорной.

Электронные вольтметры подразделяются на :

Постоянного тока

Переменного тока

Универсальные (также измеряют дополнительные величины)

Импульсные

Селективные

Электронные вольтметры постоянного напряжения .

Входной делитель, Усилитель постоянного тока, Измерительный механизм.

Обладают высокой чувствительностью.

Особенности:

При
появляется дрейф нулевого уровня.

Для увеличения чувствительности используется модулятор, демодулятор.

Функцию модулятора и демодулятора выполняют аналоговые ключи, которые управляются генератором синхронно. Позволяет получать величину коэффициента усиления до ~10^5. Зависит от полярности.

Вольтметры переменного тока .

В зависимости от преобразователя:

Амплитудных значений

Средних значений

Действующих значений

Пиковые детекторы – преобразователи в вольтметрах амплитудных значений.

Пиковый детектор с открытым входом.

Происходит подзаряд конденсатора положительной полуволной, отрицательная полуволна не пропускается диодом. Для минимизации пульсаций подбирают время заряда-разряда конденсатора

Пиковый детектор с закрытым входом.

Из-за градуировки в действующих значениях
, коэффициент амплитуды синусоидального сигнала. Если не синусоидальный сигнал, то

Вольтметры средних значений .

Усилитель переменного напряжения, преобразователь.

Увеличение входного напряжения увеличивает чувствительность и уменьшает влияние нелинейности входных диодов преобразователя (за счет перехода в область линейной зависимости)

для несинусоидального сигнала.

Для усиления сигнала используют квадратирующие устройства.

. Шкала у таких приборов квадратичная.

Универсальные вольтметры .

На основе пиковых детекторов с закрытым входом.

Постоянное напряжение: 0.1÷600В

Переменное напряжение: 1÷600В

Сопротивление: 10Ом÷100Мом

Импульсные вольтметры.

Для измерения амплитуды сигналов различной формы.

Особенности:

Шкала градуируется в амплитудных значениях. Пиковый детектор с закрытым входом.

Селективные вольтметры .

Для измерения действующих значений напряжения в некоторой полосе частот или действующего значения определенных гармоник.

Пропускает одну частоту. Действующее значение сигнала для реального вольтметра. Невысокая точность 6÷15% основная погрешность. 0.1мкВ÷1В. 10Гц÷100кГц.

Электронно-лучевой осциллограф .

Для визуального наблюдения, измерения и регистрации электрических сигналов.

Особенности:

Широкий частотный диапазон

Высокая чувствительность

Большое входное сопротивление

Электронно-лучевая трубка.

К – катод: эмиссия электронов.

А1, А2 – аноды.

А1 – фокусировка: толщина линии

А2 – ускоряющий анод.

УГО – усилитель горизонтального отклонения. УВО – вертикального.

А3 – измерение импульсных сигналов большой скважности.

Характеристики :

Чувствительность

Полоса пропускания

Длительность послесвечения – время между прекращением действия луча и моментом, когда яркость достигнет 1% от первоначальной

Рабочая площадь экрана: геометрические размеры и нелинейность отклонения луча.

Обобщенная структура осциллографа .

ВД – входной делитель – масштабирование входного сигнала

ПУ – пусковое устройство – пуск канала вертикального отклонения

ЛЗ – линия задержки – для задержки входного сигнала на некоторое время, время срабатывания ГР

ВУ – выходной усилитель – для формирования сигнала, управляющего непосредственно пластинами вертикального отклонения.

УВО – усилитель вертикального отклонения

КА – калибратор амплитуд – генератор прямоугольных импульсов с известными значениями амплитуды и частоты. Таким образом, при калибровке устанавливаются нормированные значения амплитуды и частоты, по которым осуществляется настройка коэффициентов отклонения и развертки.

КД – калибратор длительности

БС – блок синхронизации – для получения устойчивой картинки, для чего частота ГР делается переменной

ГР – генератор развертки – формирование пилообразного сигнала

УГО – усилитель горизонтального отклонения

Нормировка погрешности .

4 класса точности: 1(3%), 2(5%), 3(10%), 4(12%) – для Ко и Кд.

Эта погрешность нормируется, когда на вход осциллографа подаются нормированные сигналы (меандр или синус).

Если период наблюдаемого сигнала кратен частоте ГР, то видим стационарную картинку. Для компенсации времени сдвига используется ЛЗ.

Ждущая и автоматическая синхронизация: в режиме ждущей ГР запускается только одновременно с приходом наблюдаемого сигнала.

Закрытый вход – проходит только переменная составляющая, Открытый – постоянная тоже.

Цифровые измерительные устройства .

Это устройства, автоматически вырабатывающие дискретные сигналы цифровой информации и показания представляются в цифровом виде.

Вырабатывает цифровой код в соответствии с измеряемой величиной, при этом непрерывная аналоговая величина квантуется по уровню и дискретизируется во времени.

Дискретизация во времени – преобразование, при котором значение величины отличается от 0 и совпадает с соответствующим значением измеряемой величины только в определенные моменты времени. Промежутки между этими значениями – шаг дискретизации.

Квантование по уровню – преобразование, при котором непрерывная аналоговая величина принимает фиксированные, квантованные значения. Эти значения – уровни квантования или кванты.

Важной характеристикой является правило отождествления измеряемой величины и уровней квантования.

Основные методы преобразования непрерывной величины в код .

Метод последовательного счета – обладает максимальным временем измерения, но самый дешевый.

Метод последовательного приближения – каждый следующий шаг – половина предыдущего.

Метод считывания – одновременное сравнение измеряемой величины со всеми уровнями квантования сразу. Время измерения самое маленькое, но дорогой.

Классификация ЦИУ .

По способу преобразования :

последовательного счета

последовательного приближения

считывания

По виду измеряемой величины

По способу усреднения измеряемой величины :

мгновенных значений

усредняющие (интегрирующие)

По режиму работы :

циклического действия (по жесткой программе)

следящие – отслеживают изменения квантующей величины на некоторое значение

ЦИУ=АЦП+ОУ, ЦП=ЦАП+АЦП

Основные метрологические характеристики ЦИУ.

Статические :

погрешность дискретности (квантования)

чувствительности

реализации уровней квантования

от действия помех

Погрешность дискретности .

Погрешность квантования – методическая. Систематическая – мат ожидание.

Погрешность чувствительности . Возникает в следствии неидеальности сравнивающего устройства.

Погрешность от реализации уровней квантования .

Δд – методическая; Δч, Δр – инструментальная

Если смещение уровней квантования зависит от номера уровня, то погрешность
.

Погрешность, возникающая при квантовании временного интервала. При измерении временного интервала используются квантующие импульсы известной частоты.

Погрешности от временного сдвига старт- и стоп-импульсов относительно квантующего.

Старт-импульс синхронизируют с половиной периода квантующего импульса.

Класс точности c/d.

Время-импульсный цифровой вольтметр .

Измеряемое Uxпреобразуется во временной интервалTx, который в свою очередь измеряется путем квантования импульсами стабильной частотыf0 и подсчетом этих импульсов за времяtxпреобразуется в код.

Угол наклона Ukили скорость его формирования известны.

Источник погрешностей ВИЦВ.

Динамические погрешности ЦИУ .

- динамическая погрешность первого рода, обусловлена апериодическими свойствами входной цепи.

Пусть преобразование аналоговой величины в квантованную происходит методом последовательного счета.
определяется временем преобразования.

Где М1 – модуль максимум первой производной сигнала – скорость его изменения.

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

Кафедра электротехники, метрологии и электроэнергетики

Г.Г. Рябцев, И.В. Семенов

УТВЕРЖДЕНО редакционно-издательским советом университета

МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ

Методические указания к лабораторной работе по метрологии для студентов электротехнических специальностей

Москва - 2004

УДК 621.317.39(075.8)

Рябцев Г.Г. Семенов И.В. Метрологические характеристики электромеханических измерительных приборов непосредственной оценки: Методические указания к лабораторной работе. – М.: МИИТ, 2004. – 24 с..

Даны краткие теоретические сведения о метрологических характеристиках электромеханических измерительных приборов непосредственной оценки, приведены примеры расчета характеристик приборов и выбора приборов для измерений с учетом особенностей измеряемых им электрических величин.

© Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ), 2004

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Исследование метрологических характеристик электромеханических приборов непосредственной оценки.

2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ Электромеханический прибор непосредственной оценки – это

прибор, в котором отсчет результата измерения проводят непосредственно по шкале, отградуированной в единицах измеряемой прибором величины.

Метрологические характеристики – это характеристики прибора,

определяющие его пригодность для измерения определенной физической величины в заданном диапазоне ее значений и с заданной точностью.

Метрологические характеристики средств измерений разделяют на статические и динамические.

Статические характеристики определяют свойства прибора при измерении имустановившихся значений искомой величины. К статическим характеристикам прибора относятся: функция преобразования, диапазоны показаний и измерений, чувствительность, цена деления шкалы, входное сопротивление, потребляемая мощность и класс точности.

Динамические характеристики определяют свойства прибора при измерении имизменяющихся во времени величин . К динамическим характеристикам относятся: амплитудно-частотная характеристика, переходная характеристика и динамическая погрешность прибора.

2.1. Функция преобразования прибора

Функция преобразования (или уравнение) прибора – это зависимость выходного сигнала прибораот величины измеряемого им

входного сигнала

Для электромеханических измерительных приборов непосредственной оценки – это зависимость угла α отклонения (в делениях шкалы прибора) стрелки отсчетного устройства прибора от уровня X измеряемой им величины.

α = f (X ).

Функции преобразования приборов представляют в виде аналитических зависимостей, графиков, таблиц. Функция преобразования прибора служит для построения градуировочной характеристики его шкалы. Идеальная функция преобразования представляет собой линейную зависимость (при этом шкала прибора равномерная, что обеспечивает более точный отсчет результата измерения).

2.2. Диапазон показаний и диапазон измерений прибора

Диапазон показаний – это область значений шкалы прибора, ограниченнаяначальной иконечной отметками шкалы.

Диапазон измерений – это область значений измеряемой величины, в

пределах которой нормированыдопускаемые пределы погрешности

В приборах с линейной функцией преобразования и равномерной шкалой диапазон показаний и диапазон измерений совпадают.

В приборах с нелинейной функцией преобразования и неравномерной шкалой диапазон измерений отмечают на шкале точками или сплошной линией, проведенной под отметками шкалы (рис. 1).

Наименьшее значение измеряемой величины в диапазоне измерения называют нижним пределом измерения, а наибольшее значение – верхним пределом измерения.

X max

α max

2.3. Чувствительность прибора

Чувствительность измерительного прибора характеризует способность прибора реагировать на изменения входного сигнала. Чувствительность определяется из уравнения преобразования и представляет собой отношение изменения сигнала Δα навыходе прибора к изменениюX сигнала навходе прибора

Чувствительность приборов с неравномерной шкалой имеет различные значения в различных точках шкалы и для каждой ее точки определяется отношением (2).

2.4. Цена деления шкалы прибора

Цена деления шкалы стрелочного измерительного прибора – это разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы, онаопределяет масштаб отсчетного устройства прибора.

Цена деления равномерной шкалы определяется как отношение

верхнего		X max	измеряемой			прибором	величины
соответствующему числу делений α max его шкалы
			С =	X max
				α max

Например, для миллиамперметра из п. 2.3. цена деления составит С = 1 mA .

Цена деления неравномерной шкалы прибора определяется в каждой ее точке как разность значений измеряемой величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы.

2.5. Входное сопротивление и потребляемая мощность прибора

Входное сопротивление и потребляемаямощность определяют

степень влияния измерительного прибора на режим работы

электрической цепи , в которой производится измерение. Например, чем меньше входное сопротивление вольтметра, тем сильнее уменьшается

падение напряжения на участке цепи, параллельно которому подключен этот вольтметр, так как уменьшается эквивалентное сопротивление цепи, определяемое параллельно соединенным сопротивлением участка цепи и вольтметра. Следовательно, вольтметры должны иметь как можнобольшее сопротивление. В отличие от вольтметров,амперметры должны иметь как можноменьшее входное сопротивление, так как они включаются в электрическую цепь последовательно и увеличивают сопротивление этой цепи, в результате чего ток в ней уменьшается.

Входное сопротивление прибора указывают в его паспорте, а если оно не указано, то его определяют расчетным путем.

Для расчета входного сопротивления вольтметра используют верхний предел U max измеряемого им напряжения и соответствующее ему значениеI max протекающего по вольтметру тока (ток полного отклонения).

Для расчета входного сопротивления амперметра используют верхний предел I max измеряемого им тока и соответствующее ему падение напряженияU max на амперметре. Значения тока полного отклонения для вольтметров и падения напряжения для амперметров указывают в их паспортах, а в некоторых типах приборов (в том числе М2038 и АВО-5М1) они указаны на шкале. По указанным значениям входное сопротивление

приборов рассчитывается по закону Ома
	U max
	I max

Входные сопротивления электромеханических вольтметров лежат в пределах от нескольких единиц до десятков тысяч Ом, а амперметров – от сотых до десятых долей Ом.

Максимальное значение потребляемой прибором мощности находят по указанным выше значениям его тока и напряжения

P max= U max× I max,

или по пределу измеряемой прибором величины и его входному сопротивлению. Например, для вольтметра

					U max2
	V . max				R V. вх
и для амперметра
						× R	A. вх
	A . max
Потребляемая	мощность				электромеханических					приборов
незначительна (от сотых долей –			до единиц Ватт). Лучшим считается
прибор с меньшим значением потребляемой мощности.

Для омметров входное сопротивление и потребляемую мощность не устанавливают, так как омметрами измеряют сопротивление обесточенной цепи. Следовательно, омметры не потребляют мощность из цепи, в которой проводятся измерения, и указанные характеристики для них не имеют смысла.

2.6. Класс точности прибора

Класс точности определяет гарантированные границы , за пределы которых не выходит погрешность прибора в установленном для него диапазоне измерений.

Класс точности К Т электромеханических стрелочных измерительных приборов нормируют в виде процентного отношения пределаD X max

(гарантированных границ ) абсолютной погрешности прибора к

нормирующему значению X НОРМ его шкалы

КТ		D X max	× 100%.
		X НОРМ

Нормирующим значением X НОРМ для приборов с равномерной шкалой служитверхний предел измеряемой прибором величины, а для приборов с

неравномерной шкалой – длина еерабочей части , т.е. длина участка между отметками шкалы, соответствующими диапазону измерений прибора.

Для электромеханических стрелочных измерительных приборов установлены следующие цифры классов точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 (для лабораторных приборов) и 1; 1,5; 2,5; 4 (для технических приборов).

Цифра класса точности прибора указывается на его шкале. Для приборов с равномерной шкалой эта цифра указывается без каких либо знаков (кружков, квадратов, звездочек), например, 2,5. Для приборов с неравномерной шкалой цифра класса точности подчеркивается ломаной

линией, например, 2,5 .

По формуле (9) класса точности прибора проводят оценку предельно допустимого значения егоабсолютной погрешности. Такая оценка необходима для определения погрешности результата измерения, выполняемого прибором, а также для выбора прибора, обеспечивающего требуемую точность измерений.

Расчет предела абсолютной погрешности прибора с равномерной шкалой проводитсянепосредственно по формуле (9) класса точности, а для приборов снеравномерной шкалой по формуле (9) сначала определяетсяпогрешность приборав единицах (мм)длины шкалы , а затем по ней ицене деления шкалы рассчитывается абсолютная погрешность в единицах измеряемой величины.

Пример 1. Определить предел I max абсолютной погрешности амперметра, который имеет равномерную шкалу, верхний предел измеряемого токаI max = 5 A и класс точностиК Т = 1 .

Решение 1. Прибор имеет равномерную шкалу, следовательно, нормирующим значением в формуле (9) его класса точности является верхний предел измеряемого тока I max = 5 A .

Предел абсолютной погрешности амперметра находится непосредственно из формулы (9)

DI max = ±К Т × I max = ±1 × 5 = ±0,05 A .

Пример 2. Определить предел D R max абсолютной погрешности омметра с неравномерной шкалой в трех ее точках (начале, середине и конце шкалы), если диапазон измерений прибора лежит в пределах от 3 до 300 кОм, длина рабочего участка шкалы (т.е. между отметками 3 и 300)

составляет L Р = 60 мм , класс точностиК Т = 2,5 , цена деления (в мм) шкалы в

начале, середине и конце рабочего участка шкалы соответственно равна,

и С

Решение 2. По формуле (9) класса точности омметра определяется

предел D L msx

его абсолютной погрешности, выраженной в единицах длины

К Т× L P

Предел D R max абсолютной погрешности омметра

единицах

измеряемой величины (т.е. в кОм) находится по значению

D L msx и цене

С деления шкалы прибора в соответствующей точке шкалы

DR = DL ×C = ±

K T× L P× C

Отсюда находим

2,5 × 60× 0,1

= ± 0,15кОм ;

max.н

2,5 × 60× 1

= ± 0,15кОм ;

max.н

2,5 × 60× 10

= ± 0,15кОм .

max.н

Пример 3. Определить пределы абсолютной D I max и относительной

δ max

погрешностей результата измерения тока амперметром,

у которого

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.

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.

Теория Практикум Задания Информация

Основные метрологические характеристики измерительных устройств

Приборы контроля параметров технологических процессов

Вопросами теории измерений, средствами обеспечения их единства и способами достижения необходимой точности занимается наука метрология .

Метрология определяет измерение как познавательный процесс, за­ключающийся в нахождении соотношения между измеряемой величиной и другой величиной, условно принятой за единицу измерения. Так, если к - измеряемая величина, а - единица измерения, a т - числовое значение измеряемой величины в принятой единице, то

к = та. (2.1)

Это уравнение является основным уравнением измерения.

В теории измерений различают: прямые, косвенные, совокупные и совместные измерения.

Прямые измерения , характеризуемые равенством (2.1), заключаются в непосредственном сравнении измеряемой величины с единицей измерения при помощи меры или измерительного прибора со шкалой, выраженной в этих единицах. Большую часть физических величин определяют не путем непосредственных измерений, а с помощью вычислений, пользуясь из­вестными функциональными зависимостями.

Измерения, при которых искомую измеряемую величину определяют вычислениями по результатам прямых измерений, связанных с искомой величиной известной функциональной зависимостью, называют косвенны­ми измерениями . При этом значение измеряемой величины определяют по формуле

Q = f(A,B,C, ...,), (2.2)

где A, B, C - значения величин, полученные при прямых измерениях. Приме­рами косвенных измерений могут служить: определение объема тела по пря­мым измерениям его геометрических размеров, расхода вещества, протекаю­щего в трубопроводе, по перепаду давлений на дроссельном устройстве и т.п.

Совокупными измерениями называют такие, при которых искомые значения величин находят с помощью системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.

Совместными измерениями называются производимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для нахождения зависимости между ними.

2.1. Характеристика средств измерения

В состав измерительной аппаратуры входят меры, измерительные приборы и вспомогательные устройства . По назначению меры и измерительные приборы бывают образцовыми и рабочими .

Образцовые меры и измерительные приборы служат для воспроизве­дения и хранения единиц измерения, а также для градуировки и поверки рабочих измерительных устройств.

Рабочие меры и измерительные приборы предназначены для прямого или косвенного сравнения измеряемых величин с соответствующими еди­ницами измерения или мерами и разделяются на две группы - лаборатор­ные и технические. Лабораторные меры и измерительные приборы харак­теризуются установленной точностью, и при их применении в результат измерения следует вносить поправки в соответствии с паспортными дан­ными, а также учитывать влияние внешних факторов. Для технических мер и измерительных приборов точность принимается заранее заданной, и в ре­зультат измерения, который считается точным в установленных техниче­скими условиями или государственными стандартами пределах нормируе­мых метрологических характеристик, не требуется вносить какие-либо по­правки.

В общем случае под измерительным прибором понимается средство измерения, предназначенное для выработки сигналов измерительной ин­формации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблю­дателем. По способу выдачи информации измерительные приборы могут быть показывающими или регистрирующими , а при наличии устройств сигнализации - сигнализирующими.

Метрологические характеристики измерительных устройств, опреде­ляющие достоверность получаемой информации, т.е. главную функцию средств измерений, служат основными критериями их качества. В число нормируемых метрологических характеристик средств измерений входят следующие показатели:

1. Пределы измерения (в виде номинальной статической характери­стики, наименьшей цены деления неравномерной шкалы измерительного устройства, выходного кода или номинальной цены единицы измерения).

2. Нормы точности измерения (погрешности средств измерения, ди­намические характеристики, чувствительность, стабильность и вариация показаний и т.д.).

3. Виды, способы, выражения и методы нормирования погрешностей.

4. Методы аттестации и испытаний.

Под номинальной статической характеристикой средства измерения понимается функциональная зависимость выходного сигнала (перемеще­ние отсчетного устройства и т.п.) от измеряемого параметра А (выходного сигнала) при заданных внешних условиях и в установившемся состоянии системы. Статическая характеристика будет линейной лишь в случае по­стоянства дифференциальной чувствительности S для всего рабочего диа­пазона значений А, когда

S = = = const (2 3)

Минимальное значение X 0 измеряемой величины, которое способно вызвать наименьшее заметное перемещение указателя или изменение вы­ходной величины, называется порогом чувствительности .

Под постоянной прибора понимается число единиц измерения, на ко­торое надо умножить отсчет (число, определяемое положением отсчетного устройства) для получения показания в определенных единицах измере­ния. В большинстве измерительных приборов отсчетные устройства вы­полнены в виде шкалы и указателя. Шкала представляет собой совокуп­ность отметок, расположенных вдоль какой-либо линии. Начало и конец шкалы, соответствующие нижнему и верхнему пределам измерения, опре­деляют диапазон измерения. Инерционность средств измерений в процессе перехода параметра от одного установившегося значения к другому оце­нивается динамическими характеристиками, такими, как постоянная вре­мени, время установления показаний и т.п. Важными характеристиками измерительных устройств являются погрешности.

Погрешностью из­мерительного устройства называется разность между результатом из­мерения X некоторой величины и ее действительным значением Х 0:

А = X - Х 0 , (2.4)

где А - есть основная количественная характеристика измерения, называе­мая абсолютной погрешностью . Относительная погрешность , равная от­ношению абсолютной погрешности к действительному значению измеряе­мой величины, выражается в процентах:

δ = 100/Хо

В связи с этим погрешно­сти измерительных устройств могут быть классифицированы так:

статические и динамические , в зависимости от условий и режимов эксплуатации;

систематические, случайные и грубые , в зависимости от характера их проявления и возможностей устранения.

Статической погрешностью называется погрешность, возникающая при установившемся значении измеряемой величины и неизменных внеш­них условиях.

Динамической погрешностью называется погрешность, возникающая при изменении измеряемой величины и внешних воздействий.

Систематическими погрешностями называются постоянные по вели­чине и знаку или изменяющиеся по определенному закону погрешности, повторяющиеся при многократных измерениях. Систематические погреш­ности определяются путем многократных измерений одной и той же вели­чины при постоянных прочих условиях и устраняются посредством регу­лировочных устройств или введением коррекции с помощью специальных элементов. Систематические погрешности подразделяют на прогресси­рующие и периодические. Прогрессирующими называются непрерывно возрастающие или убывающие погрешности. К ним относятся погрешно­сти от износа деталей, контактов и т.п. Периодическими называются по­грешности, изменяющиеся по величине и знаку, возникающие при функ­ционировании измерительных устройств.

Случайные погрешности представляют собой погрешности, неопреде­ленным образом изменяющиеся по величине и знаку. Они определяют точность измерительного устройства. По случайным погрешностям произ­водится оценка точности как самих измерительных устройств, так и мето­дов измерения. Вследствие случайной погрешности истинное значение из­меряемой величины неизвестно, поэтому при подсчете случайных погреш­ностей за измеренное значение принимают среднее арифметическое X из полученных N измерений Xi,

2.1. Информационная характеристика процесса измерения

Всякое измерение можно рассматривать как цепь преобразований из­меряемой величины до тех пор, пока результат измерений не будет пред­ставлен в том виде, который требовалось получить.

Процесс измерения характеризуется передачей информации о значе­нии измеряемой величины от одного носителя ее к другому, т.е. преобра­зованием информации о значении измеряемой величины в результат изме­рений. Это означает, что в информационном аспекте измерение можно рассматривать как процесс приема и преобразования информации от изме­ряемой величины в целях получения количественного результата путем сравнения с принятой шкалой или единицей измерения в форме, наиболее удобной для дальнейшего использования ее человеком и машиной.

Для ус­тановления связи между точностью измерений и количеством получаемой при измерениях информации используют основные положения теории ин­формации. При этом под термином "информация " понимают совокупность сведений о каком-либо объекте, процессе или явлении, в общем случае - о физической системе.

Задачей получения информации является устранение неопределенности в наших представлениях о состоянии некоторой физи­ческой системы и установление количественных закономерностей, связан­ных с получением, обработкой и хранением информации.

Таким образом, получение любой информации, в том числе и измери­тельной, теория информации рассматривает как устранение некоторой не­определенности, а количество информации рассматривается как разность ситуации до и после получения данного сообщения. В настоящее время, по мнению специалистов, развивающих и использующих информационную теорию измерительных устройств, использование методов теории инфор­мации обеспечит более эффективную оценку качества приборов.

2.2. Надзор за измерительной техникой

Обеспечение единства измерений и поддержания в надлежащем со­стоянии средств измерений во всех отраслях народного хозяйства осуще­ствляется единой метрологической службой страны, возглавляемой Гос­стандартом РФ и состоящей из государственной метрологической службы и ведомственных метрологических служб. Государственная метрологиче­ская служба имеет ряд научно-исследовательских институтов и управле­ний Госстандарта РФ. В ведении последних находятся территориальные центры метрологии и стандартизации, межобластные, областные (краевые) и межрайонные лаборатории государственного надзора за стандартами и измерительной техникой.

Основными задачами государственной метрологической службы яв­ляются: - осуществление государственного надзора за измерительной тех­никой,

Разработка нормативно-технических документов государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ) и контроль за их выпол­нением,

Создание и совершенствование эталонной базы и парка образцо­вых средств измерений,

ГСИ представляет собой ком­плекс установленных государственными стандартами правил, положений, требований и норм, определяющих организацию и методику работ по оценке и обеспечению точности измерений. Эти стандарты регламентиру­ют: единицы физических величин, методы и средства воспроизведения этих единиц и передачи их размеров рабочим средствам измерений, спосо­бы выражения нормируемых метрологических характеристик средств из­мерений и показателей точности результатов измерений; требования к ме­тодике выполнения измерений; порядок и методику проведения государст­венных испытаний, поверки и ревизии средств измерений.

Одной из основных обязанностей государственной метрологической службы является обеспечение государственного надзора за измерительной техникой. Надзору подлежат: производство, состояние, эксплуатация и ре­монт мер и измерительных приборов, а также деятельность ведомственных метрологических служб. Органы Госстандарта РФ имеют право запрещать выпуск в обращение средств измерений, не соответствующих требованиям государственных стандартов и технических условий, изымать из обраще­ния непригодные меры и измерительные приборы, производить обязатель­ную государственную поверку средств измерений, производить государст­венные испытания и аттестацию новых измерительных приборов.

Все ме­ры и измерительные приборы, предназначенные для серийного производ­ства и выпуска в обращение, подвергаются государственным испытаниям. В процессе испытаний устанавливается соответствие приборов запросам народного хозяйства, современному уровню измерительной техники и тре­бованиям стандартов. При положительных результатах государственных испытаний приборов Госстандарт РФ разрешает их производство и выпуск в обращение и включает в государственный реестр.

Для обеспечения необходимой точности измерений установлен опре­деленный порядок организации и проведения поверки средств измерений. Все средства измерений подлежат государственной или ведомственной поверке.

Государственной поверке, выполняемой системой Госстандарта РФ, подвергаются средства измерения, применяемые в органах государствен­ной метрологической службы, исходные образцовые приборы, используе­мые в органах ведомственных метрологических служб, а также рабочие средства измерений, применяемые для учета и взаимных расчетов, обеспе­чения техники безопасности охраны окружающей среды и здоровья насе­ления. Перечень рабочих средств измерений, подлежащих обязательной государственной поверке, и периодичность этой поверки для отдельных групп приборов устанавливаются Госстандартом РФ.

Ведомственная поверка осуществляется органами ведомственных метрологических служб отдельных предприятий, организаций и учрежде­ний, имеющих разрешение органов Госстандарта РФ на проведение пове­рочных работ. Этой поверке подлежат все средства измерений, используе­мые в народном хозяйстве, не охватываемые государственной поверкой. Поверка средств измерений проводится в соответствии с требованиями Го­сударственных стандартов, инструкций и методических указаний Госстан­дарта РФ к методам и средствам поверки. Приборы, признанные в резуль­тате поверки не отвечающими своему классу точности или неисправными, не допускаются к дальнейшему применению до устранения выявленных недостатков. На приборы, признанные годными, наносятся клейма или вы­писываются свидетельства. При необходимости ограничить доступ к меха­низмам приборов. После их поверки корпуса приборов пломбируются.

При участии в государственных комиссиях по приемке вновь смонтированного и реконструированного технологического оборудования взрывопожаро­опасных производств с наличием средств автоматики работникам пожар­ной охраны необходимо обращать внимание на выполнение требований соответствующих нормативных документов Госстандарта по поверке при­боров и их клеймению. Это снижает возможность взрывопожароопасных ситуаций на объектах, а в случае пожара и взрыва приборы, прошедшие поверку, будут объективно отражать предаварийную ситуацию и ход раз­вития аварии, приведшей к пожару.

ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ

3.1. Контрольно-измерительные приборы температуры

Для измерения температуры используют изменение какого-либо фи­зического свойства тела, однозначно зависящего от его температуры и лег­ко поддающегося измерению.

К числу свойств, положенных в основу работы приборов для измере- ния температуры, относятся: объемное расширение тел, изменение давле­ния вещества в замкнутом объеме, возникновение термоэлектродвижущей силы, изменение электрического сопротивления проводников и полупро­водников, интенсивность излучения нагретых тел и др.

В зависимости от физических свойств, на которых основано действие приборов для измерения температуры, различают:

1. Термометры расширения, построенные по принципу измене­ния объема жидкости или линейных размеров твердых тел при изменении температуры. Применяются для измерения температуры от -190 до +500 0 С.

2. Манометрические термометры, основанные на изменении давления жидкости, газа или пара в замкнутом объеме при изменении тем­пературы. Применяются для измерения температур от -120 до +600 0 С.

3. Термоэлектрические пирометры (термопары), прин­цип действия которых основан на возникновении электродвижущей силы при изменении температуры одного из спаев замкнутой цепи разнородных термоэлектродов. Применяются для измерения температуры от -200 до +2000 0 С.

4. Термометры сопротивления, основанные на изменении электрического сопротивления проводника или полупроводника при изме­нении температуры. Применяются для измерения температуры от -200 до +650 0 С.

5. Пирометры излучения, работающие по принципу изменения интенсивности излучения нагретых тел в зависимости от изменения тем­пературы. Применяются для измерения температур от +600 до +6000 0 С.

3.2. Контрольно-измерительные приборы давления

Давление определяется отношением силы, равномерно распределен­ной по площади и нормальной к ней, к размеру этой площади. В зависимо­сти от измеряемой величины приборы для измерения давления делятся на:

манометры - для измерения средних и больших избыточных давлений;

вакуумметры - для измерения средних и больших разрежений;

мановакуумметры - для измерения средних и больших давлений и разрежений;

напоромеры - для измерения малых избыточных давлений;

тягомеры - для измерения малых разрежений;

тягонапоромеры - для измерения малых избыточных давлений и

разрежений;

дифманометры - для измерения разности перепада давлений;

барометры - для измерения атмосферного давления.

По принципу действия различают следующие приборы для измерения давления: жидкостные, пружинные, поршневые, электрические радиоак­тивные.

Жидкостные приборы. В этих приборах измеряемое давление или разрежение уравновешивается гидростатическим давлением столба рабо­чей жидкости, в качестве которой применяются ртуть, вода, спирт и др.

Пружинные приборы. Измеряемое давление или разрежение уравно­вешивается силами упругого противодействия различных чувствительных элементов (трубчатой пружины, мембраны, сильфона и т.п.), деформация которых, пропорциональная измеряемому параметру, передается посред­ством системы рычагов на стрелку или перо прибора.

Поршневые манометры. Давление определяется по значению на­грузки, действующей на поршень определенной площади, перемещаемый в заполненном маслом цилиндре; поршневые манометры имеют высокие классы точности, равные 0,02; 0,05; 0,2 .

Электрические приборы. Действие этих приборов основано на изме­рении электрических свойств (сопротивление, емкость, индуктивность и т.п.) некоторых материалов при воздействии на них внешнего давления.

Пьезоэлектрические приборы. В этих приборах используется пьезо­электрический эффект, заключающийся в возникновении электрических зарядов на поверхности некоторых кристаллов (кварца, сегнетовой соли, турмалина) при приложении к ним силы в определенном направлении.

Радиоактивные приборы. Давление определяется изменением сте­пени ионизации или степени поглощения у-лучей при изменении плотно­сти вещества.

3.3. Контрольно-измерительные приборы уровня

Уровнемеры для жидкостей по принципу действия делятся на указа­тельные стекла, поплавковые, гидростатические, электрические и радиоак­тивные.

Указательные или уровнемерные стекла представляют собой вер­тикально расположенную стеклянную трубку, в которой жидкость, как в сообщающихся сосудах, устанавливается на той же высоте, что и в аппара­те. Указательные стекла применяются для местного измерения уровня в аппаратах.

Поплавковые уровнемеры. В этих приборах чувствительным эле­ментом является поплавок с меньшим (плавающий) или большим (по­гружной) удельным весом, чем жидкость. Изменение уровня жидкости в аппарате вызывает перемещение поплавка, которое при помощи системы рычагов, тяг и тросов передается указателю, движущемуся по шкале, или вторичному прибору для отсчета, записи.

Гидростатические уровнемеры служат для измерения гидростатиче­ского давления столба жидкости, уровень которой определяется. Различа­ют гидростатические пьезометрические и дифманометрические уровнеме­ры. Действие гидростатических пьезометрических уровнемеров основано на использовании давления воздуха или газа, барботирующего через слой жидкости с измеряемым уровнем при изменении последнего.

Действие гидростатических дифманометрических уровнемеров осно­вано на определении уровня по давлению столба измеряемой жидкости, которое уравновешивается давлением постоянного столба жидкости.

Электрические уровнемеры. Наиболее широко распространены уровнемеры емкостные и омические.

В электрических емкостных уровнемерах чувствительным элементом является конденсатор, обкладки которого располагаются с противополож­ных сторон вертикальной трубки из диэлектрика, соединенной с аппаратом подобно сообщающимся сосудам. Если одной обкладкой конденсатора яв­ляется электрод, то другой - стенка аппарата. При изменении уровня жид­кости емкость конденсатора, включенного в одно из плеч моста перемен­ного тока, изменяется, и на вход вторичного прибора подается сигнал, пропорциональный величине измеряемого уровня.

Действие электрических омических уровнемеров, применяемых для определения уровня электропроводных жидкостей, основано на измерении сопротивления между электродами соответствующей формы, введенными в жидкость. При этом сопротивление слоя жидкости между электродом и корпусом или между двумя электродами зависит от высоты уровня жидко­сти в аппарате.

Радиоактивные уровнемеры. Измерение уровня жидкости основано на измерении интенсивности поглощения у-частиц при изменении уровня жидкости.

3.4. Контрольно-измерительные приборы расхода

Объемным расходом g называют объемное количество вещества V, которое протекает через поперечное сечение трубопровода в единицу времени т,

где р - плотность вещества, кг/м 3 .

Приборы, предназначенные для измерения расхода, называются рас - ходомерами, а измеряющие количество вещества, которое протекает через поперечное сечение трубопровода в течение отрезка времени, - счетчиками.

По принципу действия расходомеры можно разделить на расходомеры переменного и постоянного перепадов давлений, переменного уровня.

Расходомеры переменного перепада давлений. Действие этих при­боров основано на возникновении перепада давлений на установленном внутри трубопровода сужающемся устройстве постоянного сечения. Раз­ность статических давлений до и после сужающегося устройства (перепад давлений), измеряемая дифференциальным манометром, зависит от расхо­да протекающего вещества и может служить мерой расхода.

Расходомеры постоянного перепада давлений (ротаметры). Дейст­вие этих приборов основано на перемещении чувствительного элемента (поплавка), установленного в вертикальной конической трубке; через нее снизу подается вещество, расход которого измеряется. При изменении рас­хода жидкости, газа или пара поплавок перемещается вверх и изменяется проходное отверстие трубки. Высота подъема поплавка функционально связана с расходом. При этом перепад давления на поплавке при переме­щении его вдоль оси трубки остается практически постоянным.

Расходомеры переменного уровня. Действие этих приборов основа­но на изменении высоты уровня жидкости в сосуде при непрерывном по­ступлении и свободном истечении ее из сосуда.

Существуют и другие виды расходомеров, действие которых основано на некоторых физических закономерностях (изменении электрических па­раметров, теплоотдачи к потоку, уменьшении интенсивности ультразвука или радиоактивного излучения в зависимости от расхода).

3.5. Автоматический уравновешенный мост

Уравновешенный мост предназначен для непрерывного измерения, записи и регулирования температуры. Он работает в комплекте с термо­метрами сопротивлений стандартных градуировок, т.е. имеет соответствие заданного предела измерения - градуировки термометра сопротивлений. Это означает, что каждому прибору соответствует определенная группа термометров сопротивлений единой градуировки. Сущность действия тер­мометров сопротивления основана на зависимости его электрического со­противления от температуры.

Принципиальная измерительная схема рассматриваемого прибора - мостовая. Измерения неэлектрических величин электрическими методами очень широко распространены в электротехнике и автоматике. Мостовой измерительной схемой пользуются более 100 лет, а возможность измере­ния

Под условием равновесия подразумевается такое соотношение сопро­тивлений моста, при которой на вершинах измерительной диагонали раз­ность потенциалов U bd = 0 ив цепи измерения отсутствует выходной сиг­нал. Состоянию U bd = 0 соответствует равенство падений напряжений со­ответственно в прилежащих плечах, т.е.

Ui = U4 и U2 = U3. (3.1)

По закону Ома

Ui = I1R1; U2 = I1R2; U3 = I2R3; U4 = I2R4. (3.2)

Подставляя в равенство падений напряжений (3.1) их значения, выра­женные через токи и сопротивления (3.2), и поделив почленно, получаем:

I1R1/I1R2 = WI2R3 (3.3)

или, сократив значения токов I 1 и I 2 , имеем равенство:

R1R3 = R2R4, (3.4)

которое называется классическим условием равновесия мостовой схемы, читаемое так: "Если произведения сопротивлений противолежащих плеч мостовой схемы равны между собой, то на вершинах измерительной диа­гонали отсутствует разность потенциалов". Этот метод называется нуле- вымметодом измерения сопротивлений.

Принципиальная схема равновесного моста приведена на рис. 3.2.

Медный или платиновый термометр сопротивления R t , электрическое сопротивление которого должно быть измерено, включается в одно из плеч

моста при помощи соединительных проводов, имеющих сопротивления R. Другие плечи моста состоят из постоянных манганиновых сопротивлений Rmt и переменного калиброванного сопротивления реохорда R p , выполнен­ного также из манангина. К одной диагонали моста подведено питание по­стоянного или переменного тока, в другую включен нуль-индикатор. При равновесии моста удовлетворяется равенство:

R\Rt = R2R4, (3.5)

откуда с учетом сопротивлений реохорда запишем:

(Rx+rx)Rt = (R2+r2)R4. (3.6)

В этом случае разность потенциалов между точками bd равна нулю, ток не протекает через нуль-гальванометр и его стрелка установится на ну­левой отметке. При изменении температуры электрическое сопротивление термометра сопротивления изменится и мост разбалансируется. Чтобы восстановить равновесие, необходимо при постоянных сопротивлениях Ri, R 2 и R 4 изменить величину сопротивления реохорда, переместив его под­вижный контакт.

Таким образом, если откалибровать сопротивление реохорда, то по положению его движка при равновесии моста можно судить о величине сопротивления R 1 , следовательно, об измеряемой температуре.

Рис. 3.3. Принципиальная схема электронного равновесного моста

электрическое сопротивление. Измерительный мост, состоящий из посто­янных и переменных сопротивлений (R 1 , R 2 и R 4) и питающийся напряже­нием (6,3 В) от одной из обмоток силового трансформатора, разбалансиру­ется, и в диагонали моста между точками b и d появится напряжение неба­ланса U bd . Последнее подается на вход электронного усилителя (ЭУ), где усиливается по напряжению и мощности, затем поступает на реверсивный двигатель РД и приводит в движение его ротор. Вращаясь в ту или иную сторону, в зависимости от знака разбаланса, ротор реверсивного двигателя перемещает механически с ним связанные движок реохорда R p , стрелку и перо по шкале прибора до тех пор, пока измерительный мост не придет в состояние равновесия. Напряжение на входе электронного усилителя (ЭУ) в этом случае станет равным нулю, электродвигатель РД остановится, а прибор покажет измеряемую температуру.

Точность показаний прибора зависит от подгонки сопротивлений про­водов, соединяющих термометр сопротивления с автоматическим равно­весным мостом. Для подгонки сопротивлений соединительных проводов до градуировочного значения служат сопротивления R y и R" y величиной до 2,5 Ом каждое. При градуировке приборов сопротивление каждого прово­да, идущего от термометра до прибора, принято (2,5+0,01) Ом. Если сопро­тивление каждого провода будет меньше 2,5 Ом, то в соединительную ли­нию последовательно включается добавочное сопротивление, дополняю­щее сопротивление каждого провода до 2,5 Ом.

В производственных условиях термометр сопротивления может нахо­диться на значительном удалении от вторичного прибора, при колебаниях температуры среды величина их сопротивления будет изменяться, что приведет к дополнительной погрешности в показаниях автоматического равновесного моста. Для устранения погрешности применяется трехпро­водная схема соединений термометра сопротивления с вторичным прибо­ром, заключающаяся в том, что точка с (рис. 3.4) переносится непосредст­венно к термометру сопротивления. При таком соединении сопротивление

провода R прибавляется к плечу измерительного моста, а сопротивление

R к плечу с постоянным сопротивлением. Тогда условие равновесия мос­товой схемы будет иметь вид:

(R1+rR1)(Rt+R l)) = (R2+rR 2 +R^)R4. (3.7)

Измерительная схема автоматического равновесного моста может также питаться от сухой батареи постоянного тока или от аккумулятора с напряжением 1,2-1,5 В. В таком случае электронный усилитель прибора должен иметь вибропреобразователь для преобразования сигнала небалан­са постоянного тока в переменный с целью его последующего усиления.

В связи с этим равновесные мосты постоянного тока применяются при возможном появлении в измерительной цепи различных наводок (на­пример, при монтаже термометра сопротивления в электропечах или мес­тах с большими магнитными полями). Кроме того, мосты постоянного тока используют в тех случаях, когда по условиям эксплуатации приборов и пожарной безопасности их питание осуществляется маломощными источ­никами постоянного тока.

Конструктивно автоматический самопишущий равновесный мост представляет собой стационарный прибор, все узлы которого размещены внутри стального корпуса. Запись показаний осуществляется на диаграмм­ной бумаге, перемещаемой синхронным двигателем.

Промышленность выпускает показывающие и записывающие на дис­ковой диаграмме автоматические равновесные мосты, показывающие и за­писывающие на ленточной диаграмме мосты КСМ2, КСМ3, КСМ4, пока­зывающие мосты с вращающейся шкалой и другие модификации. Принци­пиальные схемы их подобны рассмотренной схеме автоматического равно­весного моста и отличаются только конструкцией отдельных узлов.

Однако рассмотренный выше тип электронного прибора имеет и ряд недостатков:

малый диапазон измерения температуры (до 600 0 С);

термометр сопротивления, устанавливаемый в технологических аппаратах, должен размещаться в объеме продукта;

вторичный прибор не имеет специальных средств взрывозащиты и ус­танавливается только в помещениях КИПиА.

3.6. Автоматический потенциометр

Автоматический потенциометр предназначен для измерения, записи и регулирования температуры. Работает он в комплекте с термопа­рами стандартных градуировок, применяется для измерения температур от -200 до + 2000 0 С. В качестве конструкционных материалов для электро­дов термопары используются: железо-копель, копель-алюмель, хромель- алюмель, платина-платинородий и др. Зависимость термоэлектродвижу­щей силы (ТЭДС) от изменения температуры носит линейный характер.

В электронных потенциометрах применяется потенциометрический (компенсационный) метод измерения, который основан на уравновешива­нии (компенсации) измеряемой ТЭДС известной разностью потенциалов, образованной вспомогательным источником питания.

Из принципиальной схемы (рис. 3.5) видно, что термопара подключе­на так, что ее ток на участке Rад идет в том же направлении, что и от ис­точника питания Б, а разность потенциалов между точкой А и любой про­межуточной точкой Д пропорциональна сопротивлению Rад.

Передвигая подвижный контакт Д, при условии, что Eju < Еб, можно найти такое его положение, при котором ток в цепи термопары будет равен 0, т.е. ТЭДС термопары может быть измерена значением падения напря­жения на участке сопротивления RAд. Схема такого вида широко использу­ется для измерения температуры в переносных приборах.

Недостаток рассмотренной схемы состоит в том, что ТЭДС зависит от постоянства тока в цепи реохорда.

Варьирование рабочего тока в цепи реохорда может вносить погреш­ности в результаты измерения. Установка необходимой величины рабочего тока и контроль его постоянства производят также компенсационным ме­тодом (рис. 3.6).

Схема имеет три цепи:

цепь источника тока (источник тока Б, установочное сопротивление, постоянное сопротивление, реохорд с подвижным контактом Д);

цепь нормального элемента (нормальный элемент НЭ, постоянное со­противление, измерительный прибор ИП);

цепь термопары (термопара ТП, измерительный прибор ИП, часть пе­ременного сопротивления реохорда).

В режиме контроля переключатель устанавливают в положение К, подключая нормальный элемент к концам сопротивления Rh.3 (ЭДС источ­ника питания Б направлена навстречу ЭДС нормального элемента). При снижении величины рабочего тока его регулируют установочным сопро­тивлением и добиваются такого положения, при котором разность потен­циалов на концах сопротивления Rh.3 не станет равна ЭДС нормального элемента. Ток в цепи измерительного прибора станет равным нулю. Если R ycT не удается установить рабочий ток, то батарею заменяют. В режиме измерения переключатель устанавливают в положение И, подключая тем самым термопару последовательно с нормальным элементом, реохордом в точке А и подвижным контактом Д. ТЭДС термопары в этом случае будет направлена в противоположную сторону ЭДС источника Б. Перемещая контакт Д, находят такое его положение, при котором разность потенциа­лов между точкой А и контактом Дреохорда равна ТЭДС термопары.

В приборах серии ГСП питание измерительной схемы осуществляется стабилизированным источником, что упрощает конструкцию и эксплуата­цию.