Методика поверки цифрового вольтметра переменного тока

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Реферативный обзор цифровых вольтметров. Структурно-функциональная схема прибора. Анализ источников погрешностей

2. Определение и обоснование номенклатуры метрологических характеристик, подлежащих поверке

3. Определение перечня операций, проводимых при поверке

4. Выбор и обоснование числовых значений поверяемых точек

5. Выбор и обоснование средств поверки

6. Разработка методики поверки

Заключение

Список использованных источников

Приложение А



ВВЕДЕНИЕ

цифровой вольтметр поверка

Поверка - составная часть метрологического контроля, включающая выполнение работ, в ходе которых подтверждаются метрологические характеристики средств измерений и определяется соответствие средств измерений требованиям законодательства Республики Беларусь об обеспечении единства измерений [1].

Поверка необходима для реализации одной из форм государственного или ведомственного метрологического контроля.

Поверка средств измерений проводится аккредитованными лабораториями юридических лиц. Персонал лаборатории должен иметь образование, подготовку, технические знания, навыки и опыт, необходимые для качественного выполнения поверки средств измерений. Персонал лаборатории, осуществляющий поверку, должен быть аттестован в качестве поверителей по определенному виду измерений.

Основанием для признания средств измерений пригодными к применению являются положительные результаты поверки.

Положительные результаты поверки удостоверяются поверителями посредством нанесения на средства измерений и (или) на их эксплуатационную документацию, поставляемую в комплекте со средством измерений (паспорт, формуляр), знака поверки средств измерений, являющегося элементом поверительного клейма, и/или свидетельством о поверке средств измерений.

Периодичность осуществления поверки средств измерений, применяемых в сфере законодательной метрологии, устанавливает Госстандарт Республики Беларусь. Периодичность осуществления поверки средств измерений, применяемых вне сферы законодательной метрологии, устанавливается при утверждении типа средства измерений.

Цифровой вольтметр - это электронный вольтметр, применяемый для измерения напряжения с преобразованием тока в цифровой код.

Цифровые вольтметры подразделяются на вольтметры переменного тока, вольтметры постоянного тока, универсальные вольтметры, импульсивные вольтметры и др. Соответственно, вольтметры переменного тока измеряют напряжение переменного тока в цепи, а вольтметры постоянного тока используются для определения параметров напряжения постоянного тока.

Спектр применения цифровых вольтметров достаточно широк. Они используются при работе и ремонте вычислительной техники, средств связи, электроприборов, радиоаппаратуры, автотранспорта и различных других технических средств и оборудования. 

Целью данной курсовой работы является разработка методики поверки цифрового вольтметра переменного тока.



1 РЕФЕРАТИВНЫЙ ОБЗОР ЦИФРОВЫХ ВОЛЬТМЕТРОВ. СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ПРИБОРА. АНАЛИЗ ИСТОЧНИКОВ ПОГРЕШНОСТЕЙ

Реферативный обзор средств измерений данного вида

В цифровых измерительных приборах (далее - ЦИП) автоматически вырабатываются дискретные сигналы измерительной информации, а показания представляются в цифровой форме. Благодаря этому их применение имеет ряд преимуществ по сравнению с применением аналоговых приборов: измерения становятся более удобными; точность измерений значительно возрастает, а промахи практически полностью исключаются [2].

Наиболее важными характеристиками ЦИП, определяющими возможность их использования для конкретной измерительной задачи, являются: пределы измерения, цена деления, входное сопротивление, быстродействие, помехоустойчивость, надежность и погрешность.

Основным функциональным узлом любого ЦИП является аналого-цифровой преобразователь (далее - АЦП). АЦП преобразует измеряемую непрерывную (аналоговую) величину в цифровой код.

В цифровых вольтметрах (далее - ЦВ) переменного тока входной величиной АЦП является напряжение переменного тока произвольной формы, изменяющееся в широком диапазоне частот, а выходной величиной - цифровой код. В то же время для преобразования измеряемого напряжения в цифровой код оно должно иметь форму, удобную для кодирования. Поэтому в ЦВ переменного тока необходимо, как правило, иметь предварительный функциональный преобразователь Ux~ в аналоговой части АЦП. В зависимости от метода преобразования это могут быть преобразователи Ux~ в Ux=, преобразователи с трансформацией спектра частот Ux~, как правило, в область более низких частот.

Преобразователи с обработкой мгновенных значений Ux~ находят применение только в диапазоне низких частот, а преобразователи с трансформацией спектра частот Ux~, наоборот, работоспособны на высоких частотах и, как правило, используются в сочетании с преобразователями Ux~ в Ux=, что позволяет расширить частотный диапазон ЦВ. Поэтому наибольшее применение в ЦВ переменного тока получили преобразователи Ux~ в Ux=, так как они относительно просты и хорошо работают в широком диапазоне частот измеряемых Ux~. Более того, вся остальная часть ЦВ с таким преобразователем представляет собой ЦВ постоянного тока, что позволяет унифицировать ЦВ постоянного и переменного тока, создавая на этой основе универсальные ЦВ и мультиметры. Таким образом, структурная схема такого ЦВ переменного тока имеет вид, представленный
на рисунке 1.1

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рисунок 1.1 - Структурная схема цифрового вольтметра переменного тока

Преобразователи Ux~ в Ux= аналогичны детекторам аналоговых электронных вольтметров, и в зависимости от типа преобразователя Ux= может быть пропорционально Umax, Uск и Uсв измеряемого Ux~. Характеристики преобразователей Ux~ в Ux= в основном определяют характеристики ЦВ переменного тока в целом.

Рассмотрим принцип действия цифрового вольтметра переменного тока на примере вольтметра В3-52/1. Он предназначен для измерения напряжения переменного тока от 1 мВ до 3 В в диапазоне частот от 10 кГц до 1 ГГц. Показание прибора соответствует среднеквадратическому значению синусоидального напряжения.

Структурная схема прибора показана на рисунке 1.2 [3].

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рисунок 1. 2 - Схема электрическая структурная
цифрового вольтметра В3-52/1

Напряжение, подлежащее измерению, поступает на вход и детектируется детектором сигнала. Передаточная характеристика детектора при малых напряжениях линейна, поэтому постоянное напряжение на выходе детектора находится в нелинейной зависимости от напряжения сигнала.

Кроме детектора сигнала, в схеме имеется детектор обратной связи, нелинейная передаточная характеристика которого аналогична передаточной характеристике детектора сигнала. На детектор обратной связи через делитель подается напряжение частотой 10 кГц. В силу идентичности передаточных характеристик детекторов при равенстве их входных напряжений, выходные напряжения также равны. При неравенстве выходных напряжений детекторов на вход модулятора подается разность выходных напряжений детекторов, которая усиливается, вызывая изменение напряжения обратной связи, подаваемого на детектор обратной связи и стремящегося уравнять выходные напряжения детекторов. Степень точности равенства этих напряжений зависит от глубины обратной связи, которая выбрана достаточно большой. Таким образом, применение в схеме нелинейной отрицательно обратной связи обуславливает линейность измерения.

Приборы щитовые цифровые электроизмерительные ЩП02М, ЩП02.01, ЩП72, ЩП96, ЩП120 (далее - приборы) предназначены для измерения действующего значения силы тока или напряжения в цепях переменного тока. Они предназначены для применения в энергетике и других областях промышленности для контроля электрических параметров. Возможность обмена информацией по интерфейсу RS-485 позволяет использовать приборы в автоматизированных системах различного назначения.

Структурная схема приборов приведена на рисунке 1.3.

Делитель (шунт, трансформатор тока) Д определяет входное сопротивление прибора и преобразует входной сигнал (напряжение или силу тока) в напряжение, соответствующее входному диапазону усилителя переменного тока У1.

Усилитель У1 осуществляет усиление сигнала по напряжению до уровня, соответствующего диапазону входного сигнала выпрямителя-преобразователя напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока ВП. ВП преобразует напряжение переменного тока в действующее значение напряжения постоянного тока.

Рисунок 1.3 - Структурная схема щитовых цифровых измерительных приборов

Усилитель постоянного тока У2 осуществляет усиление сигнала по напряжению до уровня, соответствующего диапазону входного сигнала преобразователя напряжение-частота ПНЧ. ПНЧ преобразует аналоговый сигнал в последовательность импульсов с частотой, пропорциональной величине входного сигнала.

Прием последовательности импульсов ПНЧ осуществляет процессор П через оптроны узла гальванической развязки УГР. Процессор обрабатывает импульсы, поступающие от ПНЧ, формирует цифровые значения в зависимости от вида шкалы, выводит информацию на цифровые и единичные индикаторы И.

Функциональные перемычки ФП определяют параметры прибора: задают вид шкалы, режим работы индикаторов, а также при наличии интерфейса позволяют установить сетевой адрес прибора и скорость обмена.

Для питания входных гальванически изолированных цепей служит монолитный преобразователь напряжения ПН2, который преобразует стабилизированное напряжение +5 В в напряжение ±15 В.

При наличии интерфейса процессор П дополнительно осуществляет прием и передачу сигналов последовательного интерфейса через узел интерфейса УИ в соответствии с установленным сетевым адресом и скоростью обмена данными. Узел интерфейса УИ обеспечивает сопряжение по уровням электрических сигналов процессора и интерфейсной линии связи.

Преобразователь напряжения ПН1 обеспечивает гальваническое разделение внутренних цепей прибора от цепей питания и дает возможность реализовать питание прибора напряжением разного уровня. Преобразователь ПН1 выполнен на основе монолитного источника питания.

Структурно-функциональная схема поверяемого прибора

Структурно-функциональная схема поверяемого прибора показана на рисунке 1.4.

Принцип действия прибора основан на преобразовании измеряемой величины в пропорциональный ей интервал времени с последующим преобразованием этого интервала в дискретную форму и в цифровой код.

Измеренные величины U=, U~, R, I=, I~ посредством делителя напряжения и соответствующих преобразователей трансформируется в нормированное постоянное аналоговое напряжение.

Аналого-цифровой преобразователь осуществляет основную функцию преобразования нормированного аналогового напряжения в цифровой код. Преобразование напряжения во временной интервал осуществляется методом двухтактного интегрирования. Сущность этого метода заключается в следующем. В течение фиксированного интервала времени t1, который задается счетчиком и определяется временем генерации в приборе 1000 импульсов, происходит первый такт интегрирования входного напряжения (рисунок 1.5), заключающийся в разряде интегрирующей емкости, предварительно заряженной до определенной величины током, пропорциональным входному напряжению.

По окончании интервала t1 начинается второй такт, заключающийся в заряде емкости эталонным током. Поскольку скорость разряда конденсатора определяется величиной входного напряжения, а скорость заряда постоянна, интервал tк, за время которого емкость зарядится до первоначального значения, будет пропорционален входному значению.

Выделенный интервал заполняется счетными импульсами.

Индикаторное устройство производит подекадный пересчет этих импульсов с последующей индикацией результата в десятичном коде.

Входные напряжения величиной до 2 В поступают непосредственно на АЦП. При измерении напряжений более 2 В используется делитель напряжения.

Измеряемое напряжение переменного тока, а также напряжение с преобразователя I/U при измерении силы переменного тока, поступает на вход АЦП через преобразователь Ux~/Ux=.

Преобразователь Ux~/Ux= представляет собой однополупериодный выпрямитель на диодах, охваченный отрицательной обратной связью через операционный усилитель.

Рисунок 1.4 - Структурно-функциональная схема поверяемого прибора

Преобразование I/U осуществляется путем выделения падения напряжения, созданного измеряемым током, на калиброванном шунте, а преобразование R/Ux= - путем выделения падения напряжения, созданного эталонным током на измеряемом сопротивлении.

Рисунок 1.5 - Диаграмма двухтактного интегрирования

Анализ источников погрешностей

Главными источниками основной погрешности цифровых вольтметров являются:

неточность коэффициента преобразования АЦП вследствие дискретности уровней квантования и ограниченной чувствительности сравнивающего устройства,

погрешность встроенных мер (источников опорного напряжения, генераторов счетных импульсов и т.д.),

погрешности входного делителя,

влияние электрических шумов и наводок,

нестабильность и неточность параметров отдельных элементов схемы прибора.



2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ НОМЕНКЛАТУРЫ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК, ПОДЛЕЖАЩИХ ПОВЕРКЕ

Согласно требованиям ТКП 8.003-2011 «Система обеспечения единства измерений Республики Беларусь. Поверка средств измерений. Правила проведения работ» методики поверки должны содержать по возможности минимальное число поверяемых параметров, необходимых и достаточных для обеспечения определения метрологических характеристик поверяемых средств измерений.

Исходя из назначения поверяемого цифрового вольтметра переменного тока, можно выделить следующий перечень метрологических характеристик подлежащих поверке:

пределы и основная погрешность измерения напряжения постоянного тока;

пределы и основная погрешность измерения напряжения переменного тока;

пределы и основная погрешность измерения сопротивления постоянному току;

пределы и основная погрешность измерения силы постоянного тока;

предел и основная погрешность измерения силы переменного тока.

Все вышеперечисленные метрологические характеристики подлежат обязательной поверке, поскольку нахождение их в интервалах, установленных для данного прибора, определяет возможность использования цифрового вольтметра переменного тока по назначению согласно результату поверки.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕЧНЯ ОПЕРАЦИЙ, ПРОВОДИМЫХ ПРИ ПОВЕРКЕ

Правила проведения работ по поверке средств измерений, включая оформление результатов поверки средств измерений, а также требования к методикам поверки средств измерений, графикам поверки средств измерений, рабочим местам поверителей и клеймам поверительным описаны в ТКП 8.003-2011 «Система обеспечения единства измерений Республики Беларусь. Поверка средств измерений. Правила проведения работ».

Согласно ТКП 8.003 при проведении поверки должны осуществляться следующие операции в наиболее рациональной последовательности:

внешний осмотр;

опробование;

проверка электрической прочности и сопротивления изоляции;

определение метрологических характеристик:

пределы и основная погрешность измерения напряжения постоянного тока;

пределы и основная погрешность измерения напряжения переменного тока;

пределы и основная погрешность измерения сопротивления постоянному току;

пределы и основная погрешность измерения силы постоянного тока;

пределы и основная погрешность измерения силы переменного тока.

4. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ЧИСЛОВЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПОВЕРЯЕМЫХ ТОЧЕК

В соответствии с требованиями ГОСТ 8.118-85 при периодической поверке вольтметра переменного напряжения вначале требуется определить их погрешность при частоте градуировки на конечных числовых отметках всех поддиапазонов измерений и на всех числовых отметках основных поддиапазонов измерений, которых устанавливается обычно два.

Затем необходимо определить погрешность на конечных числовых отметках поддиапазонов измерений, где может быть обеспечено высокопроизводительное и высокоточное проведение измерений. Измерения проводят при значениях частот, соответствующих началу и концу всех областей (нормальной и расширенной). Погрешность вольтметров, имеющих несколько расширенных областей частот, определяют в каждой области при крайних значениях частот, на которых не определялась погрешность в смежной области с меньшим значением предела допускаемой погрешности.

Особенности поверки цифровых электронных вольтметров заключаются в дискретности отсчета измеряемого напряжения [4]

Для цифровых вольтметров, как основную погрешность, так и погрешность в рабочем диапазоне частот рекомендуется определять в основном поддиапазоне измерений при его показаниях:

Погрешность на остальных поддипазонах измерений следует проверять при показаниях Х1 и Х5, а также при показаниях, на которых были получены наиболее близкие к пределу допускаемых значений положительные и отрицательные погрешности.

Для цифровых вольтметров переменного тока измерения проводят на частотах fmin; 0,25(fmin + fmax); 0,5(fmin + fmax); 0,25(fmin + 3fmax); fmax основного диапазона, а для дополнительных диапазонов - в точках fmin и fmax.

Все выбранные точки для операций поверки приведены в таблице 4.1.



Таблица 4.1 - Поверяемые точки

Операция, проводимая при поверке	Предел измерений	Поверяемая точка	Допустимые значения погрешности, %
Основная погрешность измерения напряжения постоянного тока	0,2 В	±0,03 В	±0,173
		±0,05 В	±0,120
		±0,10 В	±0,080
		±0,15 В	±0,067
		±0,19 В	±0,061
	2 В	±0,3 В	±0,173
		±1,990 В	±0,060
	20 В	±3 В	±0,203
		±19 В	±0,091
	200 В	±30 В	±0,203
		±190 В	±0,091
	1000 В	±150 В	±0,203
		±950 В	±0,091
Основная погрешность измерения напряжения переменного тока	Предел измерений	Поверяемая точка	Частота	Допустимые значения погрешности, %
	0,2 В	0,0100 В	35 Гц	±3,500
		0,1000 В		±1,700
		0,1900 В		±1,605
		0,0100 В	45 Гц	±1,400
		0,1000 В		±0,500
		0,1900 В		±0,453
		0,0100 В	1 кГц	±1,200
		0,1000 В		±0,300
		0,1900 В		±0,253
		0,0100 В	20 кГц	±2,200
		0,1000 В		±0,400
		0,1900 В		±0,305
		0,0105 В	100 кГц	±2,105
		0,1055 В		±0,390
		0,1900 В		±0,305
	2 В	1,900 В	35 Гц	±1,605
		1,900 В	45 Гц	±0,453
		1,900 В	1 кГц	±0,253
		1,900 В	20 кГц	±0,305
		1,900 В	100 кГц	±0,305
	20 В	15,00 В	35 Гц	±1,633
		15,00 В	45 Гц	±0,467
		15,00 В	1 кГц	±0,267
		15,00 В	20 кГц	±0,333
	200 В	150,0 В	35 Гц	±1,633
		150,0 В	45 Гц	±0,467
		150,0 В	1 кГц	±0,267
		150,0 В	20 кГц	±0,333
	300 В	290,0 В	35 Гц	±1,603
		290,0 В	45 Гц	±0,464
		290,0 В	1 кГц	±0,614
		290,0 В	20 кГц	±0,603
Операция, проводимая при поверке	Поверяемая точка	Допустимые значения погрешности, %
Основная погрешность измерения сопротивления постоянному току	0,1900 кОм	±0,175
	1,900 кОм	±0,091
	19,00 кОм	±0,091
	190,0 кОм	±0,091
	1900 кОм	±0,171
Основная погрешность измерения силы постоянного тока	0,1900 мА	±0,271
	1,900 мА	±0,271
	19,00 мА	±0,271
	190,0 мА	±0,271
	1900 мА	±0,271
Операция, проводимая при поверке	Предел измерений	Поверяемая точка	Частота	Допустимые значения погрешности, %
Основная погрешность измерения силы переменного тока	0,2 мА	0,0100 мА	20 Гц	±3,600
		0,1000 мА		±1,800
		0,1900 мА		±1,705
		0,0100 мА	35 Гц	±3,600
		0,1000 мА		±1,800
		0,1900 мА		±1,705
		0,0100 мА	1 кГц	±1,500
		0,1000 мА		±0,600
		0,1900 мА		±0,605
		0,0100 мА	20 кГц	±1,500
		0,1000 мА		±0,600
		0,1900 мА		±0,605
	2 мА	1,9 мА	20 Гц	±1,705
		1,9 мА	35 Гц	±1,705
		1,9 мА	1 кГц	±0,553

25

		1,9 мА	20 кГц	±0,553
	20 мА	15,0 мА	20 Гц	±1,733
		15,0 мА	35 Гц	±1,733
		15,0 мА	1 кГц	±0,567
		15,0 мА	20 кГц	±0,567
	200 мА	150,0 мА	20 Гц	±1,733
		150,0 мА	35 Гц	±1,733
		150,0 мА	1 кГц	±0,567
		150,0 мА	20 кГц	±0,567
	2000 мА	1500,0 мА	20 Гц	±1,733
		1500,0 мА	35 Гц	±1,733
		1500,0 мА	1 кГц	±0,567
		1500,0 мА	20 кГц	±0,567

5. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ СРЕДСТВ ПОВЕРКИ

По своим параметрам и характеристикам, а также типу и виду эталонные средства поверки должны соответствовать трем обязательным условиям:

1 Обеспечивать оптимальное и достаточное соотношение между погрешностями эталонных и поверяемых СИ.

Одним из основных показателей достоверности поверки является соотношение допускаемых погрешностей эталонных и поверяемых СИ. В идеале это соотношение должно быть 1:10. Однако его достижение на практике связано с большими экономическими затратами. Наиболее приемлемое соотношение 1:5, а минимально допустимым считается соотношение 1:3. Чем выше это соотношение, тем выше достоверность поверки.

2 Измерять (воспроизводить) значения физических величин в диапазонах не меньших, чем поверяемое СИ.

3 По виду и типу соответствовать применяемому методу поверки.

Исходя из вышеуказанного, для поверки цифрового вольтметра переменного тока используются следующие эталонные средства:

для определения основной погрешности измерения напряжения постоянного тока, напряжения переменного тока, силы постоянного тока, силы переменного тока, сопротивления постоянному току используется вольтметр-калибратор универсальный В1-28, который имеет следующие характеристики, представленные в таблице 5.1, удовлетворяющие требованиям к эталонным средствам измерения при проведении поверки:

Таблица 5.1 - Метрологические характеристики вольтметра-калибратора универсального В1-28 [5]

Характеристика	Значение
Диапазон воспроизведения напряжения постоянного тока	±(0,1 мкВ - 1000 В)
Диапазон измерения напряжения постоянного тока	±(1 мкВ - 1000 В)
Диапазон воспроизведения и измерения силы постоянного тока	±(0,1 нА - 2 А)
Диапазон воспроизведения напряжения переменного тока	1 мкВ - 700 В
Диапазон измерения и воспроизведения силы переменного тока	1 нА - 2 А
Максимальная погрешность измерения напряжения постоянного тока на пределах	Предел, В Максимальная погрешность, % 0,1 ±0,00005 1 ±0,00055 10 ±0,00033 100 ±0,00055 1000 ±0,00090
Максимальная погрешность измерения силы постоянного тока на пределах	Предел, мА Максимальная погрешность, % 0,1 ±0,0012 1 ±0,0008 10 ±0,0008 100 ±0,0022 1000 ±0,0033
Максимальная погрешность измерения напряжения переменного тока на пределах	Предел, В Максимальная погрешность, % 0,1 ±0,0012 1 ±0,0080 10 ±0,0060 100 ±0,0150 1000 ±0,0150
Максимальная погрешность измерения силы переменного тока на пределах	Предел, мА Максимальная погрешность, % 0,1 ±0,015 1, 10, 100, 1000 ±0,025

6. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПОВЕРКИ

Система обеспечения единства измерений Республики Беларусь. Вольтметр цифровой переменного тока. Методика поверки.

Настоящая методика поверки распространяется на вольтметр цифровой переменного тока и устанавливает методику его поверки. Межповерочный интервал - не реже одного раза в 12 месяцев. Настоящая методика поверки устанавливает методику первичной и периодической поверок.

Операции поверки

При проведении поверки должны быть выполнены следующие операции: внешний осмотр (п. 6.7.1), опробование (п. 6.7.2), проверка электрической прочности и сопротивления изоляции (п. 6.7.3), определение основной погрешности измерения напряжения постоянного тока (п. 6.7.4.1), определение основной погрешности измерения напряжения переменного тока (п. 6.7.4.2), определение основной погрешности измерения сопротивления постоянному току (п. 6.7.4.3), определение основной погрешности измерения силы постоянного тока (п. 6.7.4.4), определение основной погрешности измерения силы переменного тока (п. 6.7.4.5).

Средства поверки

При проведении поверки должны применяться средства, указанные в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Перечень средств измерений, используемых при проведении поверки

Номер пункта методики поверки	Наименование и тип (условное обозначение) эталонов и вспомогательных средств поверки, их метрологические и основные технические характеристики, обозначение ТНПА
6.7.4.1, 6.7.4.2, 6.7.4.3, 6.7.4.4, 6.7.4.5	Вольтметр-калибратор универсальный В1-28 Основные технические характеристики: 1) Параметры калибратора-вольтметра В1-28 в режиме воспроизведения и измерения напряжения постоянного тока: * Диапазон воспроизведения: ±(0,1 мкВ - 1000 В); * Диапазон измерения: ±(1 мкВ - 1000 В).
	Поддиапазон, В Предел допускаемой основной погрешности ±(% от U + % от Uм)  калибратора-вольтметра В1-28 при воспроизведении при измерении 0,1 0,003+0,002 - 1 0,003+0,0003 0,004+0,0015 10 0,003+0,0003 0,003+0,0003 100 0,004+0,0003 0,003+0,0003 1000 0,004+0,001 0,004+0,001 2) Параметры калибратора-вольтметра В1-28 в режиме воспроизведения и измерения силы постоянного тока * Диапазон воспроизведения и измерения: ±(0,1 нА - 2 А) Поддиапазон, мА Предел допускаемой основной погрешности ±(% от I + % от Iм) калибратора-вольтметра В1-28 при воспроизведении при измерении 0,1 0,01+0,002 0,01+0,0015 1 0,006+0,002 0,01+0,0015 10 0,006+0,002 0,01+0,0015 100 0,02+0,002 0,02+0,002 1000 0,03+0,003 0,03+0,002 3) Параметры калибратора-вольтметра В1-28 в режиме воспроизведения напряжения переменного тока * Диапазон воспроизведения: 1 мкВ - 700 В Поддиапазон, В Предел допускаемой основной погрешности ± (% от U + % от Uм) на частотах  калибратора-вольтметра В1-28 0,1 - 120Гц 0,4 - 20кГц 100, 200, 300Гц 30-100кГц Св,100 до 120 кГц 0,1 0,06+0,02 0,07+0,02 0,1+0,02 0,08+0,2 1 0,06+0,01 0,03+0,02 0,06+0,02 0,08+0,02 10 0,06+0,005 0,05+0,0005 0,06+0,005 0,08+0,01 100 0,15+0,01 0,1+0,01 0,1+0,01 - 1000 0,15+0,015 0,1+0,015 0,1+0,015 -
	4) Параметры калибратора-вольтметра В1-28 в режиме измерения напряжения переменного тока * Диапазон измерения: 10 мкВ - 700 В Поддиапазон,В Предел допускаемой основной погрешности ±(% от U + % от Uм)  калибратора-вольтметра В1-28 0,4 0,4-20кГц 100-400Гц 20-50кГц 50-100Гц 100-120кГц 1 0,1 + 0,02 0,03+0,02 0,06+0,02 0,08+0,02 0,15+0,03 10 0,1 + 0,01 0,05+0,005 0,06+0,005 0,08+0,01 0,15+0,02 100 0,15+0,015 0,1+0,01 0,15+0,01 0,2+0,02 0,3+0,03 1000 0,15+0,02 0,1+0,02 0,15+0,02 0,2+0,02 0,3+0,03 5) Параметры калибратора-вольтметра В1-28 в режиме воспроизведения и измерения силы переменного тока * Диапазон измерения и воспроизведения: 1 нА - 2 А Поддиапазон, мА Предел допускаемой основной погрешности ±(% от I + % от Iм) на частотах  калибратора-вольтметра В1-28 0,1Гц - 1,2кГц 2, 3, 4, 5 кГц 40 Гц - 1,2 кГц Св, 1,2 до 5 кГц   при воспроизведении при измерении 0,1 0,15+0,05 Увеличивается в (1+0,2 f) раз где f=2, 3, 4, 5 кГц 0,15+0,025 Не нормируется 1, 10, 100, 1000 0,15+0,01 0,25 + 0,025 6) Параметры калибратора-вольтметра В1-28 в режиме воспроизведения сопротивлений * Номинальное значение сопротивлений калибратора-вольтметра В1-28: 1, 10, 102, 103, 104, 105, 106, 107 Ом. * Предел допускаемой основной погрешности: 0,025 % (1 Ом), 0,01 % (10, 105 Ом), 0,005 % (102, 103, 104 Ом), 0,02 % (106 Ом), 0,05 % (107 Ом). Параметры калибратора-вольтметра В1-28 в режиме измерения сопротивлений * Диапазон измерения: 10-5- 107 Ом
	Поддиапазон, В калибратора-вольтметра В1-28 Предел допускаемой основной погрешности ± (% от R + % от Rм) 1 Ом 0,03+0,01 10 Ом, 100 кОм 0,03+0,003 100, 1000 Ом 0,01+0,003 10 кОм 0,01+0,003 1000 кОм 0,15+0,015 10 МОм 1+0,1 U, I, R - значения воспроизводимой или измеряемой величины напряжения, силы тока, сопротивлений калибратора-вольтметра В1-28 Uм, Iм, Rм - предельные значения поддиапазона. Питание калибратора-вольтметра В1-28 от сети переменного тока: напряжение 220 В, частота 50 Гц. Потребляемая мощность 240 ВА.

Требования к квалификации поверителей

К проведению измерений при поверке и (или) обработке результатов измерений допускают лиц с высшим или среднетехническим профессиональным образованием, подтверждённым документом государственного образца и прошедшим специальную подготовку в области метрологии. Поверитель средств измерений должен иметь предшествующий стаж практической работы в области эксплуатации и обслуживания средств измерений.

Требования к безопасности

При проведении поверки должны быть соблюдены следующие требования безопасности:

к работе с прибором могут быть допущены лица, прошедшие инструктаж о мерах безопасности при работе с радиоизмерительными приборами и внимательно ознакомившиеся с техническим описанием и инструкцией по эксплуатации на средство измерения;

корпус средства измерения при эксплуатации, регулировке и ремонте должен быть заземлен;

проведение операций поверки должно осуществляться при удостоверении, что все образцовые и вспомогательные средства находятся в полной исправности.

Условия поверки

При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия:

температура окружающего воздуха (20±5) °С;

относительная влажность (65±15) % при температуре воздуха
(20±5) °С;

атмосферное давление (100±4) кПа;

напряжение сети (220±4,4) В частотой (50±0,5) Гц.

Подготовка к поверке

Перед проведением поверки должны быть выполнены следующие подготовительные работы:

заземлить прибор, соединив зажим на задней стенке прибора с контуром заземления;

поставить тумблер СЕТЬ в левое положение, проверить наличие и исправность предохранителей, подключить прибор к питающей сети.

Проведение поверки

Внешний осмотр

При проведении внешнего осмотра должно быть проверено:

отсутствие механических повреждений;

наличие и прочность крепления органов управления и коммутации, четкость фиксации их положений;

чистота гнезд и клемм;

состояние соединительных проводов;

состояние лакокрасочных покрытий и четкость маркировок.

Приборы, имеющие дефекты, бракуются и не допускаются к поверке.

Опробование

Опробование проводится в следующей последовательности:

проверка работоспособности вольтметра;

проверка последовательности установки показаний вольтметра.

Проверку последовательности установки показаний вольтметра проводят непосредственно по отсчетному устройству вольтметра при изменении напряжения от прибора В1-28:

устанавливается предел измерения 0,2 В;

с помощью кабеля подключается выход прибора В1-28 на вход поверяемого вольтметра по схеме соединения, показанной на рисунке 6.1;

необходимо плавно увеличивать выходное напряжение прибора
В1-28 от 0 до 0,2 В;

повторяются данные операции на остальных пределах измерения постоянного напряжения.

Результаты считаются удовлетворительными, если показания устанавливаются строго в возрастающей последовательности. В противном случае, средство измерения бракуется и не допускается к проведению поверки.

Работоспособность в остальных режимах измерения проверяется аналогичным образом.

Проверка электрической прочности и сопротивления изоляции

Электрическая прочность изоляции цепей, указанных в таблице 6.3, проверяется с помощью установки УПУ-1М.

При работе на установке необходимо соблюдать особую осторожность и выполнять правила техники безопасности.

Электрическая прочность изоляции между соединенными клеммами 0, С и клеммой 3 проверяется при включенном вольтметре, во всех остальных случаях вольтметр должен быть отключен от питающей сети.

Электрическая прочность изоляции входных клемм между собой и относительно корпуса вольтметра проверяется при указанных в таблице 6.3 значениях испытательного напряжения по следующей методике:

подается испытательное напряжение, начиная со значения, не превышающего рабочего напряжения;

увеличение напряжения до испытательного значения производится плавно за время 5-10 с;

изоляция должна находиться под полным испытательным напряжением в течение одной минуты.

Во время проверки не должно быть пробоя и поверхностного перекрытия изоляции.

Результаты поверки считаются удовлетворительными, если электрическая прочность изоляции электрических цепей соответствует значениям, указанным в таблице 6.3. Иначе поверяемый вольтметр подлежит забракованию.

Таблица 6.3

Электрические цепи вольтметра, подлежащие испытаниям	Максимальное рабочее напряжение цепи, В	Испытательное напряжение проверки прочности изоляции, В
I. Между соединенными вместе клеммами С, 0 и клеммой 3

2. Между соединенными вместе клеммами С, 0, 3 и клеммой

25

3. Между соединенными вместе питающими штырями вилки кабеля и

25

100* 300* 250**	постоянное 250 постоянное 1000 постоянное 1000

* постоянное напряжение, амплитуда переменного напряжения или их суммарное значение;

** среднеквадратическое значение переменного напряжения.

Определение метрологических характеристик

Определение основной погрешности измерения напряжения постоянного тока

Определение основной погрешности измерения напряжения постоянного тока на числовых отметках, указанных в таблице 4.1, проводят методом прямых измерений поверяемым вольтметром величины, воспроизведенной вольтметром-калибратором универсальным В1-28. Для этого средства измерения подключаются по схеме, показанной на рисунке 6.1.

25

Рисунок 6.1 - Схема подключения средств измерений для определения основной погрешности измерения напряжения постоянного тока

Определение погрешности проводится экспериментально путем подачи на входы 1 или 2 сигнала, равного N0 (N0 - поверяемая точка, указанная в таблице 4.1).

При этом возможны два случая:

1) погрешность, полученная для данного средства измерения Д, меньше допустимой погрешности Дд на единицу и более. В этом случае средство измерения признают годным:

Д=N1-N0,	(6.1)

где N1 - показание поверяемого вольтметра.

При попеременной индикации двух соседних значений за N1 принимается то, при котором погрешность наибольшая.

2) погрешность Д равна целой части допустимой погрешности Дд. В этом случае декадой В1-28, соответствующей десятым долям единиц младшего разряда поверяемого вольтметра, увеличивают уровень выходного сигнала до первого переброса последнего знака поверяемого вольтметра, при этом погрешность определяется следующим образом:

а) если погрешность поверяемого вольтметра Д имеет отрицательный знак, то:

Д= N1-N0-N2,	(6.2)



б) если погрешность поверяемого вольтметра Д имеет положительный знак, то:

Д=N1+1-N0-N2,	(6.3)

где N2 - уровень выходного сигнала В1-28, который необходимо добавить для первого переброса последнего знака поверяемого вольтметра, выраженный в десятых долях единицы младшего разряда поверяемого вольтметра.

Если найденные погрешности меньше приведенной в таблице 4.1, то результаты поверки считаются положительными. В противном случае вольтметр бракуется.

Определение основной погрешности измерения напряжения переменного тока

Определение основной погрешности измерения напряжения переменного тока на числовых отметках, указанных в таблице 4.1, проводят методом прямых измерений поверяемым вольтметром величины, воспроизведенной вольтметром-калибратором универсальным В1-28. Для этого средства измерения подключаются по схеме, показанной на рисунке 6.2.

25

Рисунок 6.2 - Схема подключения средств измерений для определения основной погрешности измерения напряжения переменного тока

Определение погрешности проводится экспериментально путем установки требуемой частоты, указанной в таблице 4.1, и подачи на входы 1 или 2 сигнала, равного N0 (N0 - поверяемая точка, указанная в таблице 4.1).

Погрешность измерения рассчитывается по формуле

	(6.4)

где ДU - основная погрешность измерения переменного напряжения вольтметра;

Ux - показание поверяемого вольтметра;

U0 - действительное значение измеряемого напряжения, указанное в таблице 4.1.

В случае, если полученное значение погрешности не выходит за пределы допускаемой, то поверяют оставшиеся точки по таблице 4.1.

Результат поверки считается положительным, если погрешность измерения напряжения переменного тока не превышает значений, указанных в таблице 4.1. В противном случае поверяемый вольтметр бракуется.

Определение основной погрешности измерения сопротивления постоянному току

Для определения основной погрешности измерения сопротивления постоянному току необходимо подключить ко входу 3 вольтметр-калибратор универсальный В1-28, показанной на рисунке 6.3.

25

Рисунок 6.3 - Схема подключения средств измерений для определения основной погрешности измерения сопротивления постоянному току

Переключатель измерений устанавливается в положение kЩ.

Поверяемые точки, а также допустимые значения основной погрешности приведены в таблице 4.1.

Погрешность измерения рассчитывается по формуле

	(6.5)

где ДR - основная погрешность измерения сопротивления постоянному току;

Rx - показание поверяемого вольтметра;

R0 - действительное значение измеряемого сопротивления, указанное в таблице 4.1.

Результат поверки считается положительным, если погрешность измерения сопротивления постоянному току не превышает значений, указанных в таблице 4.1. В противном случае поверяемый вольтметр бракуется.

Определение основной погрешности измерения силы постоянного тока

Определение допускаемой основной погрешности вольтметра при измерении силы постоянного тока при межповерочном интервале 12 месяцев производят на отметках, указанных в таблице 4.1 в следующей последовательности:

1) соединяют приборы по схеме в соответствии с рисунком 6.4.

25

Рисунок 6.4 - Схема для определения погрешности измерения силы постоянного тока



2) устанавливают на выходе калибратора В1-28 значения силы постоянного тока в соответствии с таблицей 4.1 и считывают показания вольтметра.

Результаты поверки считают удовлетворительным, если разность между значениями силы тока, подаваемого на вход вольтметра, и показаниями вольтметра не превышает значений ± Д, указанных в таблице 4.1.

Определение основной погрешности измерения силы переменного тока

Определение основной погрешности вольтметра при измерении среднеквадратического значения гармонического сигнала силы переменного тока производят на отметках и на частотах, указанных в таблице 4.1.

Соединяют приборы по схеме, приведенной на рисунке 6.5.

25

Рисунок 6.5 - Схема для определения погрешности измерения силы переменного тока

Устанавливают калибратор В1-28 в режим воспроизведения силы переменного тока, поверяемый вольтметр - в режим измерения силы переменного тока.

Устанавливают на выходе калибратора значения силы переменного тока в соответствии с таблицей 4.1 и считывают показания вольтметра.

Результаты поверки считают удовлетворительным, если разность между значениями силы тока, подаваемого на вход вольтметра, и показаниями вольтметра не превышает значений ± Д, указанных в таблице 4.1.

В ходе поверочных работ ведется протокол поверки по форме, рекомендуемой в приложении А.

Обработка результатов измерений

Способы обработки результатов измерений описаны в п. 6.7.4 настоящей методики поверки.

Оформление результатов поверки

Результаты поверки должны быть оформлены в соответствии с требованиями ТКП 8.003-2011 (03220) «Система обеспечения единства измерений Республики Беларусь. Поверка средств измерений. Правила проведения работ».

При положительных результатах поверки производится клеймение средства измерений, выдаётся свидетельство о поверке (согласно приложению Г ТКП 8.003-2011) или делается отметка в паспорте средства измерений.

При отрицательных результатах поверки владельцу средства измерения направляется заключение о непригодности средства измерений по форме, установленной в приложении Д ТКП 8.003-2011.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения курсовой работы была разработана методика поверки вольтметра цифрового переменного тока в объеме, предусмотренном ТКП 8.003-2011 «Система обеспечения единства измерений Республики Беларусь. Поверка средств измерений. Правила проведения работ».

Данная методика позволяет проводить поверку цифрового вольтметра переменного тока в части определения основной погрешности измерения напряжения постоянного тока, напряжения переменного тока, силы постоянного тока, силы переменного тока, сопротивления постоянному току на разных пределах измерения с учетом допускаемых основных погрешностей на этих пределах измерения.

Для проведения операций поверки было выбрано средство поверки вольметр-калибратор универсальный В1-28, который позволяет провести поверку для определения всех заданных параметров с погрешностью, не превышающей допустимую.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

[1] ТКП 8.003-2011 (03220) «Система обеспечения единства измерений Республики Беларусь. Поверка средств измерений. Правила проведения работ» утвержден и введен в действие постановлением Госстандарта Республики Беларусь от 31 августа 2011 г. №64.

[2] Елизаров, А. С. Электрорадиоизмерения : учебник для вузов по спец. «Радиотехника» / А. С. Елизаров. - Мн. : Высш. шк., 1986. - 320 с.

[3] Милливольтметр цифровой В3-52/1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

[4] Белошицкий А. П. Поверка средств измерений : методическое пособие для курсового проектирования / А. П. Белошицкий. - Мн. : БГУИР, 2007.

[5] АТСприбор [Электронный ресурс]. - Электронные данные. - Режим доступа : http://www.atspribor.ru/product/v1-28-kalibrator-voltmetr-universalnyj/.



ПРИЛОЖЕНИЕ А

(рекомендуемое)

ФОРМА ПРОТОКОЛА ПОВЕРКИ

___________________________________

(организация, проводящая поверку)

ПРОТОКОЛ ПОВЕРКИ № __________

Вольтметра цифрового переменного тока

Заводской номер: _____________________________________

Принадлежит: _______________________________________________

Дата изготовления: _________________________________

Средства поверки: _________________________________

Условия поверки: _____________ °С;

_____________ %;

_____________ кПа;

_____________ В _____________ Гц.

1 Результаты внешнего осмотра: _____________________________________

2 Результаты опробования: ____________________________________

3 Определение основной погрешности измерения напряжения постоянного тока

Таблица А1

Предел измерений	Поверяемая точка	Измеренное значение, В	Погрешность измерения, %	Допустимые значения погрешности, %
0,2 В	±0,03 В			±0,173
	±0,05 В			±0,120
	±0,10 В			±0,080
	±0,15 В			±0,067
	±0,19 В			±0,061
2 В	±0,3 В			±0,173
	±1,990 В			±0,060
20 В	±3 В			±0,203
	±19 В			±0,091
200 В	±30 В			±0,203
	±190 В			±0,091
1000 В	±150 В			±0,203
	±950 В			±0,091

4 Определение основной погрешности измерения напряжения переменного тока

Таблица А2

Частота	Поверяемые точки	Пределы	Погрешность измерения, %	Допустимые значения погрешности, %
		0,2 В	2 В	20 В	200 В	300 В
35 Гц	0,01 В		-	-	-	-		±3,500
	0,10 В		-	-	-	-		±1,700
	0,19 В		-	-	-	-		±1,605
	1,9 В	-		-	-	-		±1,605
	15,0 В	-	-		-	-		±1,633
	150,0 В	-	-	-		-		±1,633
	290,0 В	-	-	-	-			±1,603
45 Гц	0,01 В		-	-	-	-		±1,400
	0,10 В		-	-	-	-		±0,500
	0,19 В		-	-	-	-		±0,453
	1,9 В	-		-	-	-		±0,453
	15,0 В	-	-		-	-		±0,467
	150,0 В	-	-	-		-		±0,467
	290,0 В	-	-	-	-			±0,464
1 кГц	0,01 В		-	-	-	-		±1,200
	0,10 В		-	-	-	-		±0,300
	0,19 В		-	-	-	-		±0,253
	1,9 В	-		-	-	-		±0,253
	15,0 В	-	-		-	-		±0,267
	150,0 В	-	-	-		-		±0,267
	290,0 В	-	-	-	-			±0,614
20 кГц	0,01 В		-	-	-	-		±2,200
	0,10 В		-	-	-	-		±0,400
	0,19 В		-	-	-	-		±0,305
	1,9 В	-		-	-	-		±0,305
	15,0 В	-	-		-	-		±0,333
	150,0 В	-	-	-		-		±0,333
	290,0 В	-	-	-	-			±0,603
100 кГц	0,0105 В		-	-	-	-		±2,105
	0,1055 В		-	-	-	-		±0,390
	0,19 В		-	-	-	-		±0,305
	1,9 В	-		-	-	-		±0,305
	15,0 В	-	-		-	-	-	-
	150,0 В	-	-	-		-	-	-
	290,0 В	-	-	-	-	-	-	-

5 Определение основной погрешности измерения сопротивления постоянному току

Таблица А3

Поверяемая точка	Измеренное значение, кОм	Погрешность измерения, %	Допустимые значения погрешности, %
0,1900 кОм			±0,175
1,900 кОм			±0,091
19,00 кОм			±0,091
190,0 кОм			±0,091
1900 кОм			±0,171

6 Определение основной погрешности измерения силы постоянного тока

Таблица А4

Поверяемая точка	Измеренное значение, мА	Погрешность измерения, %	Допустимые значения погрешности, %
0,1900 мА			±0,271
1,900 мА			±0,271
19,00 мА			±0,271
190,0 мА			±0,271
1900 мА			±0,271



6 Определение основной погрешности измерения силы переменного тока

Таблица А5

Частота	Поверяемые точки	Пределы	Погрешность измерения, %	Допустимые значения погрешности, %
		0,2 мА	2 мА	20 мА	200 мА	2000 мА
20 Гц	0,0100 мА		-	-	-	-		±3,600
	0,1000 мА		-	-	-	-		±1,800
	0,1900 мА		-	-	-	-		±1,705
	1,9 мА	-		-	-	-		±1,705
	15,00 мА	-	-		-	-		±1,733
	150,0 мА	-	-	-		-		±1,733
	1500,0 мА	-	-	-	-			±1,733
35 Гц	0,0100 мА		-	-	-	-		±3,600
	0,1000 мА		-	-	-	-		±1,800
	0,1900 мА		-	-	-	-		±1,705
	1,9 мА	-		-	-	-		±1,705
	15,00 мА	-	-		-	-		±1,733
	150,0 мА	-	-	-		-		±1,733
	1500,0 мА	-	-	-	-			±1,733
1 кГц	0,0100 мА		-	-	-	-		±1,500
	0,1000 мА		-	-	-	-		±0,600
	0,1900 мА		-	-	-	-		±0,605
	1,9 мА	-		-	-	-		±0,553
	15,00 мА	-	-		-	-		±0,567
	150,0 мА	-	-	-		-		±0,567
	1500,0 мА	-	-	-	-			±0,567
20 кГц	0,0100 мА		-	-	-	-		±1,500
	0,1000 мА		-	-	-	-		±0,600
	0,1900 мА		-	-	-	-		±0,605
	1,9 мА	-		-	-	-		±0,553
	15,00 мА	-	-		-	-		±0,567
	150,0 мА	-	-	-		-		±0,567
	1500,0 мА	-	-	-	-			±0,567



Заключение по результатам поверки: _________________________________
Дата поверки _________________

Подпись поверителя __________________________

Размещено на Allbest.ru