Способ поверки измерительных приборов

 

Изобретение относится к области метрологии. Целью изобретения является сокращение объема и упрощение поверки. Предлагаемый способ заключается в следующем. К входу поверяемого прибора подключают испытательный сигнал. Начиная с некоторого значения, формируют равноотстоящие значения испытательного сигнала. Соответствующие им результаты измерения фиксируют. По показаниям поверяемого , прибора устанавливают одно из ранее сформированных значений испытательного сигнала. Этот сигнал подключают к образцовому прибору и измеряют его действительное значение, соответствующее ранее зафиксированным показаниям поверяемого прибора, таким образом судят о его погрешности . Одним из способов формирования равноотстоящих значений сигнала является последовательное суммирование испытательного сигнала с сигналом , величину которого определяют блоком сравнения 2. Для этого используют устройство, содержащее ключевой элемент 1, блок 2 сравнения, сумматор + и поверяемый прибор 3. Блок 2 сравнения настроен на заданное значение Х зад сигнала. На вход прибора 3 подано некоторое значение сигнала Х, Б материалах изобретения указаны и другие способы формирования равноотстоящих значений сигнала, а также некоторые варианты предложенного способа поверки приборов. 5 з.п. ф-лы. 3 ил. о Ш О) X зад. ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 G 01 R 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 39 10208/24-21 (22) 10,06.85 (46) 15.02.87. Бюл. № 6 (72) А.С.Ракушин (53) 62:.317.7(088,8) (56) Любимов Л.И., Форсилова И.Д.

Поверка средств электрических измерений. Л.: Энергия, 1979, с.62.

Долинов С.И., Тетивко О.Я. Оценка погрешностей средств измерений при поверке. — Измерительная техника, 1984, ¹ 10, с.3. (54) СПОСОБ ПОВЕРКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ

ПРИБОРОВ (57) Изобретение относится к области метрологии. Целью изобретения является сокращение объема и упрощение поверки. Предлагаемый способ заключается в следующем. К входу поверяемого прибора подключают испытательный сигнал. Начиная с некоторого значения, формируют равноотстоящие значения испытательного сигнала. Соответствующие им результаты измерения фиксируют. По показаниям поверяе„„SU„„1290217 A 1 мого. прибора устанавливают одно иэ ранее сформированных значений испытательного сигнала. Этот сигнал подключают к образцовому прибору и измеряют его действительное значение, соответствующее ранее зафиксированным показаниям поверяемого прибора, таким образом судят о его погрешности. Одним иэ способов формирования равноотстоящих значений сигнала является последовательное суммирование испытательного сигнала с сигналом, величину которого определяют блоком сравнения 2, Для этого используют устройство, содержащее ключевой элемент 1, блок 2 сравнения, сумматор "+" и поверяемый прибор 3.

Блок 2 сравнения настроен на заданное значение "X зад сигнала. На вход прибора 3 подано некоторое значение сигнала Х ". В материалах изобретения указаны и другие способы формирования равноотстоящих значений сигнала, а также некоторые варианты предложенного способа поверки приборов. 5 з.п. ф-лы. 3 ил.

Х =А — +Х

1 а 0 н

2А — + Х а н

Х г

1 129021

Изобретение относится к метрологии и преимущественно может быть использовано при метрологической поверке измерительных приборов.

Целью изобретения является сокращение объема и упрощение поверки.

Способ заключается в следующем.

Вначале испытательный сигнал подключают только ко входу поверяемого прибора. Начальное значение сигнала может совпадать с началом или концом диапазона измерений. При этом начало диапазона является более предпочтительным, так как для многих средств измерений оно является нулевым и обеспечивает простую оценку (без применения образцовых средств) погрешности "нуля" или адаптивной составляющей погрешности поверяемого прибора.

Изменение начального значения испытательного сигНала проводят таким образом, чтобы обеспечить на выходе поверяемого прибора фиксацию результатов измерений, соответствующих равноотстоящим значениям сигнала.

Конкретные примеры формирования таких равноотстоящих значений и соответствующих им измерений поясняются схемами подключения испытательного

30 сигнала, изображенными на фиг.1-3.

Формирование равноотстоящих значений испытательного сигнала на входе должно быть осуществлено таким образом, чтобы любое последующее 35 значение испытательного сигнала, отличалось от предыдущего, включая и начальное значение Х, на одну и ту же постоянную величину. Существенным дпя реализации этого условия и всей поверки в целом является то, что при этих операциях с входным сигналом не требуется знание действительных значений сигнала или величины его приращения А, Допустим, что в процессе поверки были сформированы равноотстоящие значения испытательных сигналов на входе и зафиксированы соответствующие им показания на выходе поверяемого прибора.

Получен ряд результатов

Х = X а 0)

0 0 а н

Х = КА — — +Х а, K а н о

an

Х =nA — — +Х и а„ о где Х,..., X " показания поверяе0 мого прибора; а,..., а„ - реальные коэффициенс ты преобразования поверяемого прибора, соответствующие сформированным значениям испытательного сигнала; а — номинальный коэффициент н преобразования поверяемого прибора (как правило неизмененный для определенных априори известных участков диапазона);

А — постоянное приращение испытательного сигнала; порядковый номерприращения.

Определяют первые и последуюшие разности полученных результатов измерений

6=X — Х =А— а, 0 н

=Хг-X = 2А а„ ак ак-1 н

Знак приращения А известен, поэтому знак первых разностей определяется разностями значений коэффициентов пр еобр азов ания аK ак и позволяет судить, учитывая, что можно записать а к — а„., = а „+ а а „ aH аа„, = аа„— аа„, где а а — отклонение значения реального

k коэффициента от номинального о нарастании или убывании погрешности на определенных участках диапазона показаний.

Вторые

,= аг-а, ат аз

1 К К К -1 и последующие разности

< Н-1 Н-1 к к к1 позволяют определить порядок нелинейности реальной функции преобразования поверяемого прибора и наиболее характерные участки функции (изломы характеристики, ее кривизну, степень нарастания погрешности на определенных участках) ° Затем по показаниям поверяемого прибора на его входе ус1290217 танавливается одно из ранее сформированных значений испытательного сигнала.

В зависимости от информации, полученной при анализе первых и последующих разностей, выбирается одно из показаний поверяемого прибора, например, соответствующее, по предложению, наибольшей погрешности или максимальному показанию прибора. При 10 этом одно из значений испытательного сигнала должно быть нулевым.

Измеряют образцовым измерительным прибором действительное значение установленного испытательного сигнала 15

Х вЂ” — Х к к где Х вЂ” действительное значение

К сигнала.

Определяют число К приращений испытательного сигнала, необходимых 20 для увеличения значения сигнала от

О доХ,.

Тогда действительное значение приращения А равно

Хк 25

A =

К и каждому из ранее полученных показаний (1)можно сопоставитьдействитель ное значение испытательного сигнала

Х Х, Х, Х, = А

2А (2) Х„Х = КА

X„Х„= пА

Правомерность последних вычислительных операций основана на постоянстве приращений испытательных сигналов.

3 наче ния по грешно стей, соотв етствующие полученным ранее показани- 40 ям поверяемого устройства, определяют ся как р аэ но сть з наче ний сигналов, входящих в (2) .

В случае близости установленных т аким обр аз ом э начений погрешностей 45 к их нормированным величинам вновь привлекается информация о первых и последующих разностях результатов измерений и делается вывод о наличии погрешности, превышающей полу- 50 ченные значения.

Операции подключения испытательного сигнала ко входу поверяемого прибора и формирования его равноотстоящих значений реализую следую-; 55 щим образом, Один иэ способов заключается в том, что равноотстоящие значения сигнала формируют путем последовательного суммирования испытательного сигнала, подключенного ко входу поверяемого прибора с сигналом, величину которого определяют блоком сравнения, например средством измерений. для этого, например, (фиг.1) регулируемый испытательный сигнал через последовательно соединенные управляемый ключевой элемент 1, бпок 2 сравнения и сумматор подключается ко входу поверяемого прибора

3. На входе прибора 3, при этом, подано некоторое значение сигнала

Х0

Блок сравнения 2 может быть средством измерения, индикаторным средством или пороговым элементом, настроенным на некоторое заданное значение Х испытательного сигнала.

Изменяют значение сигнала Х. В момент равенства Х с некоторым заданным значением Х л (Х А определяет количество поверяемых сечений диапазона измерений) отключают испытательный сигнал Х и подают сформированное приращение А в сумматор, который дпя данной схемы выполняет одновременно роль накопителя сигнала и обеспечивает его подключение ко входу поверяемого прибора 3. На его выходе фиксируют результат измерения Х, сигнала Хо + А. Повторя" ют указанную операцию до появления на выходе поверяемого прибора 3 результата измерения Х„, близкого к предельному значению диапазона показаний прибора 3. Проводят укаэанную ранее обработку результатов измерений испытательного сигнала.

Формирование равноотстоящих значений испытательного сигнала осуществляют и в тех случаях, когда вид сигнала не позволяет проводить простое (естественное) суммирование на входе поверяемого прибора или существующие сумматоры (накопители сигнала) могут повлиять на достоверность поверки. Последовательное суммирование испытательного сигнала, например, электрического, подключенного ко входу поверяемого прибора, с сигналом, величину которого определяют блоком сравнения, может осуществляться согласно схемы, изображенной на фиг,2, В этом случае испытательный сигнал Х на входе поверяемого прибо1290217 ра 4 получают в результате суммирования сигналов от управляемых источников 5 и 6. Сигнал от источника 6 определяет начальное значение испытательного сигнала Х, которое может быть нулевым или совпадать с началом (концом) диапазона измерений прибора 4. Равные приращения А формируют посредством источника сигнала 5, блока 7 сравнения и ключевого элемента 8. Блок 7 сравнения управляет изменением сигнала на выходе источника 5 и сравнивает его значение с заданной величиной приращения X » °

Не имеет существенного значения реальная точность соотвесттвия реализованного приращения А заданному значению Х „ . От указанных ранее устройств и операций требуется лишь обеспечение условия равенства каждого последующего приращения А всем предыдущим, что для сравнительно короткого периода поверки может быть достигнуто за счет естественной стабильности параметров и характеристик источника 5 и блока 7. Источник

5 сигнала и блок 7 сравнения можно заменить на источник постоянного сигнала Х „, который на период поверки обеспечивает некоторое неиз- . вестное, но стабильное значение сигнала.

Управляемый ключевой элемент 8 реал гэует подключение приращения А к сумматору по определенному алгоритму, Последовательность операций для данного примера реализации (фиг.2) заключается в следующем.

Измерительный прибор 4 измеряет начальное значение испытательного сигнала, полученный результат фиксируется в блоке 9 управления, который открывает ключевой элемент 8, и тем самым обеспечивает подключение к сумматору приращения А. Начальное значение сигнала Х от источника 6 суммируетсй с приращением А и одновременно воздействует на вход поверяемого прибора, на выходе которого получают результат измерения Х

Этот результат запоминается в блоке 9 управления, который закрывает ключевой элемент 8 (отключает приращение А от сумматора) и подает команду на изменение сигнала от источника 6.. Измеренные значения этого сигнала в блоке 9 управления сравниваются с предыдущим результатом Х измерения суммарного значения сигнала Х„и приращения А. В момент равенства этих значений (по

5 показаниям поверяемого устройства) блок 9 управления дает команды на прекращение изменения величины сигнала от источника 6 и на открытие ключевого элемента 8. Происходит суммирование приращения А и сигнала от источника 6, равного сумме начального значения X() и предыдущего приращения А. Последнее равенство обеспечивается достаточно строго, так как не зависит от метрологических характеристик поверяемого прибора 4 и определяется стабильностью его коэффициента преобразования в одной и той же точке диапазона за короткий промежуток времени между указанными ранее операциями.

Далее последовательность выполнения операций аналогична.

Суммирование сигнала от источника 6 может выполняться с отрицательным значением приращения А, если начальное значение Х сигнала соответо ствует предельному значению диапазона показаний поверяемого прибора.

З0 Действительное значение Х в этом о случае может быть неизвестггым, если установлено соответствие одного из результатов измерения нулевому значению сигнала от источника 6.

35 Приведенный пример схемы обеспечивает простую автоматизацию поверки средств измерения электрических и других непрерывных величин, дпя которых точную фиксацию суммарного

40 воздействия обеспечить сложно.

Возможно и дальнейшее упрощение предложенного способа поверки в части, касающейся формирования равноотстоящих значений испытательного

45 сигнала, путем последовательного суммирования сигнала, подключенного ко входу поверяемого прибора, с равными значениями приращения. Для этого величину приращения определяют

50 непосредственно поверяегым прибором.

В качестве примера приведена схема поверки, изображенная на фиг.З.

Для поверки измерительного прибора

10 используют два Регулируемых источника 11 и 12 сигнала, два блока 13 и 14 управления, ключевые элементы

15 и 16. Формирование постоянных по величине приращений А осуществляется

1290217 8 источником 12 сигнала, ключевым элементом 16, измерительным прибором 10 и блоком 14 управления, регулирующим значения выходного сигнала Х от источника 12 сигнала. Для этого в блок

14 управления заносится значение постоянного приращения результата измерения X „, соответствующего некоторой величине приращения сигнала А.

Блок 14 управления при закрытом элементе 15 и открытом 16 управляет изменением сигнала на выходе источника

12 до момента совпадения результата его измерения с заданной величиной

Х „ . Затем по командам блока 14 упранления прекращается изменение сигнала от источника !2 и открывается ключевой элемент 15, На выходе измерительного прибора 10 формируется суммарная величина начального значения сигнала от источника 11 и приращение А от источника 12, Результат измерения этого суммарного значения поступает в блок 13 управления, который запоминает его u выдает команды на закрытие ключевого элемента 16 и изменение сигнала от источника 11. Этот сигнал непрерынно поступает на вход измерительного прибора 10 и результаты его измерения в блоке 13 управления сравниваются с зафиксиронанным ранее результатом измерения Х + А. В момент совпадения этих результатов измерения, блок 13 управления выдает команды на прекращение изменения сигнала от источника 11, передачу управления блоку 14 для формирования приращения

А и открытие ключевого элемента 16.

Блок 14 управления, регулируя изменения сигнала от источника 12 по показаниям прибора 10, формирует сигнал приращения А. Затем выдает команду на источник 12, запрещающую изменение сигнала, и на открытие ключевого элемента 15, Таким образом на входе измерительного прибора

10 формируется новое значение испытательного сигнала, отличающееся от ранее запомненного в блоке 13 на постоянную величину. Результат измерения запоминается и.проводятся аналогичные операции по измене нию сигнала от источника 1 1до момента совпадения результата его измерения с новым значением в памяти блока 13. Ъ

Осуществляя таким образом последовательное суимирование сигналов

55

1О

t5

35 от источника 11 с приращением А, от источника 12 сигнала формируют равностоящие значения сигналов на входе поверяемого прибора 10 во всем диапазоне его показаний. Результаты измерений обрабатывают по ранее укаэанному алгоритму. Связи между элементами схемы и сама схема поверки по составу элементов могут быть несколько иными.

Формирование на входе поверяемого устройства равностоящих значений испытательного сигнала возможно также другим способом. Для этого на вход поверяемого прибора подключают регулируемай источник сигнала и, начиная с некоторого известного значения, например, нулевого, равномерно увеличивают (умеиьшают) величину сигнала. На выходе поверяемого прибора фиксируют результаты измерений в момент начала измерения и через равные промежутки времени.

В этом случае необходимы средство измерения времени и реализация временного согласования отсчета времени и начала изменения сигнала, что практически осуществимо для любой информационно-измерительной системы, Способ поверки реализует ся т акже при подключении начального значения сигнала (например, электрического) через известные устройства деления сигналов, при этом не требуется более высокого (образцового) уровня точности делителей. Это связано с тем, что необходимо не определение действительного значения приращения сигнала, сорфмированного делителем, а лишь постоянство этих приращений для каждого последующего значения в ход но го си гнал а.

Аналогично формируются равностоящие значения испытательного сигнала умножения начального значения сигнала на определенные коэффициенты н масштабном усилителе. Операции обработки результатов измерений испытательных сигналов не отличаются от ранее рассмотренных вариантов.

Способ перед промышленным применением, н зависимости от поверяемого прибора, н виде измеряемого ии сигнала требует выбора конкретных устройств, необходимых для реализации совокупности его операций.

1290217

Формула изобрет ения

1. Способ поверки измерительных приборов, основанный на подключении ко входам поверяемого и образцового измерительных приборов испытательного сигнала, отличающийся тем, что, с целью сокращения объема и упрощения поверки, испытательный сигнал вначале подключают только ко входу поверяемого прибора и, начиная с некоторого, например, нулевого, значения формируют равноотстоящие значения испытательного сигнала, фиксируют соответствующие им результаты измерений, по показаниям ïîâåряемого прибора устанавливают одно из ранее сформированных значений испытательного сигнала, затем подключают этот сигнал к образцовому прибору, измеряют его действительное значение, соответствующее ранее зафиксированным показаниям поверяемого прибора и по показаниям этих приборов судят о погрешности поверяемого прибора.

2.Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что определяют первые и последующие разности результатов измерения испытательного сигнала, определяют степень нелинейности реальной функции преобразования поверяемого прибора на отдельных участках его диапазона измерений, устанавливают по характеру нелинейности возможность увеличения погрешности на интервалах между непосредственно контролируемыми точками диапазона, затем, при необходимости, или повторно проводят все операции с испытательным сигналом при уменьшенном значении его постоянного приращения, или формируют по показа-. ниям поверяемого прибора испытательный сигнал для участка максимальной погрешности и измеряют его значение образцовым измерительным прибором.

3.Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что равностоящие значения испытательного сигнала

10 формируют путем последовательного суммирования испытательного сигнала, подключенного ко входу поверяемого прибора, с сигналом, величину которого определяют блоком сравнения, например средством измерения.

4.Способ по п.З, о т л и ч а ю— шийся тем, что- величину приращения испытательного сигнала вначале определяют непосредственно поверяемым прибором, а затем суммируют с испытательным сигналом, подключенным к его входу.

S.Ñïîñoá по и.1, о т л и ч а ю—

25 шийся тем, что формирование равноотстоящих значений испытательного сигнала осуществляют путем подключения ко входу поверяемого прибора равномерно возрастающего (убывающего) испытательного сигнала и фиксаций результатов измерения через равные промежутки времени.

6.Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что равноотстоящие

35 значения испытательного сигнала осуществляют делением (умножением) начального значения испытательного сигнала, поданного на вход поверяемого прибора, используя делители или мас40 штабные преобразователи входного сигнала.

1290217

Составитель А. Заборня

Редактор Н, Горват Техред А. Кравчук Корректор Д, Патай

Заказ 7896/42 Тираж 752 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4