Способ поверки измерительных приборов

 

Изобретение относится к области метрологии. Может быть использовано при поверке измерительных каналов информационно-измерительных систем. Целью изобретения является сокращение объема и упрощение процесса поверки . Для этого к поверяемому прибору подключают однозначную меру, а на его входе формируют равноотстоях щие значения необразцового испытательного сигнала. Фиксируют результаты их измерений и сравнивают с результатом измерения однозначной меры . Выбирают ближайшие к нему два результата испытательного сигнала, и (Считая участок реальной функции преобразования-поверяемого прибора между ними линейным, составляют систему уравнений, из которой определяют погрешность прибора. Один из способов формирс5вания равноотстоящих значений сигнала заключается в суммировании испытательного сигнала с сигналом, величину которого определяют блоком сравнения. Для этого применяется уст- , содержащее управляемый ключевой элемент 1, блок 2 сравнения, поверяемый прибор 3. Предложенный способ позволяет минимизировать количество сечений диапазона измерений поверяемого прибора. 4 з.п.ф-лы.З ил . За а (Л с 1 -© .l

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„129021

А1 дц 4 С 01 R 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ АР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3910211/24-21 (22) 10.06.85 (46) 15.02.87. Бюл. У 6 (72) А.С.Ракушин (53) 621.317.7(088.8) (56) Гробовицкий М.И., Жейнов В.M., Кондратюк В. Б ° Установка для поверки веберметров. — Измерительная техника, 1984, Ф 5, с.65.

Авторское свидетельство СССР

N9 416641, кл. G 01 К 35/00, 1971. (54) СПОСОБ ПОВЕРКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ

ПРИБОРОВ (57) Изобретение относится к области метрологии. Может быть использовано при поверке измерительных каналов информационно-измерительных систем.

Целью изобретения является сокращение объема и упрощение процесса поверки. Для этого к поверяемому прибору подключают однозначную меру, а на его входе формируют равноотстоящие значения необразцового испытательного сигнала. Фиксируют результаты их измерений и сравнивают с результатом измерения однозначной меры. Выбирают ближайшие к нему два результата испытательного сигнала, и,считая участок реальной функции преобразования. поверяемого прибора между ними линейным, составляют систему уравнений, из которой определяют погрешность прибора. Один из способов формирования равноотстоящих значений сигнала заключается в суммировании испытательного сигнала с сигналом, величину которого определяют блоком сравнения. Для этого применяется устройство, содержащее управляемый ключевой элемент 1, блок 2 сравнения, поверяемый прибор 3. Предложенный способ позволяет минимизировать количество сечений диапазона измерений поверяемого прибора. 4 з.п.ф-лы.3 ил.

12902

Изобретение относится к метроло« гии и преимущественно может быть использовано при метрологической поверке измерительных каналов информационно-измерительных систем (процессорных измерительных средств), а также для поверки иных типов средств измерений, особенно в случаях, когда воспроизведение образцовых сигналов в широком диапазоне значений пред- !О ставляет определенную сложность.

Целью изобретения является сокращение объема и упрощение процесса поверки.

Объем поверки характеризуется чис- 15 лом единиц физической величины, передаваемых (воспроизводимых) более точным средством (мерой, эталоном), а простота поверки — воэможностями ее автоматизации и выполнения непосредственно на месте эксплуатации поверяемого устройства за сравнительно короткое время.

Реализация заявленного способа заключается в следующем. В основе поверки лежит метод сравнения результатов измерения меры с их известными значениями. Для осуществления поверки достаточно однозначной меры, значение которой выбирают из сЬображе30 ний удобства, простоты и достоверности или возможности реализации меры.

Подключают однозначную меру к поверяемому прибору, ее измеряют и запоминают результат измерения. 35

Затем подключают к поверяемому . прибору испытательный сигнал, Начальное значение сигнала должно быть известным, например равным нулю. Начиная с этого известного значения Х, 40 изменяют величину испытательного сигнала. Изменение сигнала проводят таким образом, чтобы обеспечить фиксацию результатов измерений, соответствующих раэноотстоящим значениям ис45 пытательного сигнала. Конкретные примеры формирования таких равноотстоящих значений и соответствующих им измерений рассматриваются ниже и поясняются схемами подключения испытатель50 ного сигнала, изображенными на фиг.! — 3.

Допустим, что равноотстоящие значения входного сигнала реализированы и получены соответствующие,им результаты измерений Х,, Х,...Х„,......Х„ где и — количество приращений испытательного сигнала, необходимое для по18 2 лучения результатов измерений во всем диапазоне показаний поверяемого устройства; К вЂ” порядковый номер приращения.

Формирование равноотстоящих значений испытательного сигнала на входе должно быть осуществлено таким образом, чтобы любое последующее значение сигнала отличалось от предыдущего, включая и начальное значение Х, на одну и ту же величину. Существенным для реализации этого условия и всей поверки в целом является то,что при этих операциях с входным сигналом не требуется знания действительных значений сигнала или величины его приращения А.

В результате получают ряд результатов измерений испытательного сигнала

Х 1э Х2 ° ° ° ° э Х ° ° ° ° ° ° ° ° уХ0.

Результат измерения однозначной меры Х получен ранее.

При совпадении одного из результатов измерения испытательного сигнала еры деляют действительное значение постоянного приращения А

Х = а„(Х + КА)+а

a„e + a„ где a, a — параметры линеаризованного участка реальной функции преобразования поверяемого устройства;

У вЂ” начальное известное значение испытательного сигнала; — действительное значение меры;

К вЂ” порядковый номер приращения А входного сигнала.

Тогда при Х„ = Х, х. -в о-- — »

К

В более общем случае выбирают ближайщие к Х по значению результаты измерения Х„ и Х „ . Достаточно строго можно считать и обеспечить соответствующую техническую реализацию (последнее подтверждается реализацией известных тестовых методов повышения точности измерений), что все три результата Х„, Х, Х„„ принадлежат линейному участку функции преобразования с параметрами а» и а о (а„ вЂ” характеризует наклон линейного участка, à ào — точку еrî пере1290218 приращение А в сумматор, который для данной схемы выполняет одновременно роль накопителя сигнала и обеспечивает его подключение не ко входу поверяемого прибора 3. На его выходе фиксируют результат измерения Х сигнала Х0 + А. Повторяют указанную операцию до появления на выходе поверяемого прибора 3 результата измерения

О Х„, близкого к предельному значению его диапазона. Проводят указанную ранее обработку результатов измерений испытательного сигнала Х и однозначной мары 0

Операция подключения к поверяемому прибору 3 меры 9 на фиг.1 и последующих фигурах не показана, так как ее техническая реализация практически не отличается от аналогичной в известных способах и может выполняться в любой последовательности по отношению к другим операциям поверки.

Особенность сумматора как накопителя сигнала связана с видом сигнала

Х. Таким образом, схема, изображенная на фиг.1, наиболее удобна (упрощает поверку) некоторой группы измерительных устройств, для которых реализация целевых функций указанных ранее операций известными устройствами не представляет значительной сложности.

Формирование равноотстоящих значений испытательного сигнала осуществимо в тех случаях, когда вид сигнала не позволяет проводить простое (естественное) суммирование на входе поверяемого устройства или существующие сумматоры (накопители сигнала) могут повлиять на достоверность поверки. Последовательное суммирование исполнительного сигнала, например, электрического, подключенного ко входу поверяемого устройства, с сигналом, величину которого определяют устройством сравнения, может осуществляться согласно схемы, изображенной на фиг.2 °

X - X, О-Х -КА 9 — X. а о

Хки -Хк А А 15

Складывают полученный результат с порядковым номером К приращения испытательного сигнала

Тогда погрешность измерительного устройства в К-й точке диапазона измерений (К вЂ” порядковый номер приращения испытательного сигнала) оценивают в виде ьк = Х„- КА„

Рассмотрим реализацию операций подключения испытательного сигнала ко входу поверяемого устройства и формирования его равноотстоящих значений.

Один из способов заключается в том, что равноотстоящие эначения сигнала форм"рот путем последовательного сум- 5 мирования испытательного сигнала, . подключенного ко входу поверяемого прибора, с сигналом, величину которого определяют блоком сравнения, например, средством измерений. О

Для этого, например,(фиг.1), регулируемый испытательный сигнал через последовательно соединенные управляемый ключевой элемент 1, блок 2 сравнения и сумматор, подключается ко входу поверяемого прибора 3. На его входе при этом подано некоторое известное значение сигнала Х

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

Изменяют значение сигнала Х. В момент равенства Х с некоторым заданным значением Х »> (Х „ определяет количество поверяемых сечений диапазона измерений) отключают испытательный сигнал Х и подают сформированное сечения с осью ординат). Тогда имеет место система уравнений

Х„ =,а„(Х + КА)+а

Х9 = а„6 + а„ решение которой позволяет вычислить действительную величину приращения

А испытательного сигнала:

Х„+,— Хк = а„А

Х - Х„= (8 — Х вЂ” KA) a„

Определяют отношение второй раз-. ности к первой

Ха " Хк 6 -Х0 e-X .Е +К О .7е А. О.

В этом случае испытательный сигнал Х на входе поверяемого прибора

4 получают в результате суммирования сигналов от управляемых источников

S и 6. Сигнал от источника 6 определяет начальное значение испытательного сигнала Xð, которое может быть нулевым или совпадать с началом (концом) диапазона. измерений прибора 4.

Равные приращения А формируют посред0218

f0

5 129 ством 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 Х „ .

Не имеет существенного значения реальная точность соответствия 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 блока 7, Источник сигнала

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

Управляемый ключевой элемент 8 реализует 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 сиг нала, полученный результат фиксируется в блоке 9 управления, который открывает ключевой элемент 8, и тем са— мым обеспечивает подключение к сумматору приращения А. Начальное значение сигнала Хо от источника 6 суммируется с приращением А и одновременно воздействует на вход поверяемого прибора, на выходе которого получают результат измерения .У(..

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 д и приращения А. В момент равенства этих значений (по показаниям поверяемого прибора) блок 9 управления дает команды на прекращение изменения величины сигнала от источника 6 и на открытие ключевого элемента 8. Происходит суммирование приращения A u сигнала от источника 6, равного сумме начального значения Х 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 ко-. роткий 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 соответствуо ет предельному значению диапазона показаний поверяемого прибора. Дейст.— вительное значение Хо в этом случае может быть неизвестным, если установлено соответствие одного из реэультатов измерения нулевому значению сигнала от источника 6.

Возможно и дальнейшее упрошение предложенного способа поверки в части, касающейся формирования равноотстоящих значений испытательного сигнала, путем последовательного суммирования сигнала, подключенного ко входу поверяемого прибора, с равными значениями приращений. Для этого величину приращения определяют непосредственно поверяемым прибором.

В качестве примера приведена схе35 ма поверки, изображенная на фиг.3.

Для поверки измерительного прибора.

10 (фиг.3) используют два регулируемых источника 11 и 12 сигнала и два блока 13 и 14 управления, ключевые 0 элементы 15 и 16. Формирование постоянных по величине приращений А осуществляется источником 12 сигнала, ключевым элементо(16, измерительным прибором 10 и блоком 14 управления, 45 регулирующим значения выход oro сигнала Х от источника 12 сигнала. Для этого в блок 14 управления заносится значение постоянного приращения результата измерения Х д„, соответ50 ствующего 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 X (, . Затем по командам блока 14 управления, прекращается изменение сигнала от ис)290218

7 точника 12 и открывается ключевой элемент 15. На входе измерительного прибора 10 формируется суммарная величина начального значения Х сигнала от источника ll 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 непрерывно поступает на вход измерительного прибора 10 и результаты его измерения в блоке 13 управления сравниваются с зафиксированным 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 изменению сигнала от источника 11 до момента совпадения результата его измерения с новым значением в памяти блока 13. Осуществляя таким образом последовательное суммирование сигналов от источника ll c приращением А от источника сигнала

12, формируют равноотстоящие значения сигналов на входе поверяемого прибора 10 во всем диапазоне его показаний. Операция подключения однозначной меры и измерение ее значения проводятся до или после проведения операций с испытательными сигналами.Результаты измерений обрабатывают по ранее указанному алгоритму. которого известного значения, например, нулевого равномерно увеличивают (уменьшают) величину сигнала. На вы-. ходе поверяемого прибора фиксируют

5 результаты измерений в момент начала измерения сигнала и через равные промежутки времени.

В этом случае необходимы средство измерения времени и реализация вре-. менного согласования отсчета времени и начала изменения сигнала, что практически осуществимо для любой информационно-измерительной системы.

l5

Способ поверки, основанный на формировании равноотстоящих значений испытательного сигнала на входе поверяемого прибора и измерении однозначной меры, реализуется также при под20 . ключении известного 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, сформированного делителем, а лишь постоянство этих приращений для каждого последующего значения входного сигнала.

Аналогично формируются равноотстоящие значения испытательного сигнала умножением начального значения сигнала на определенные коэффициенты в масштабном усилителе. Операции обработки результатов измерений испытательных сигналов и сигнала, сформированного однозначной мерой, не

I отличаются от ранее рассмотренных ва-риантов.

Положительный эффект предложенно-: го способа поверки заключается в сокращении объема и упрощении процесса поверки. Объем поверки определяется в данном случае количеством аечений диапазона измерений поверяемого прибора, для которых воспроизводит ся образцовое значение сигнала. В предлагаемом способе оно минимально возможное. В аналогах и прототипе это количество полностью определяет достоверность результатов поверки и

Формирование на входе поверяемого прибора равноотстоящих значений испытательного сигнала возможно также другим способом. Для этого на вход поверяемого прибора подключают регулируемый источник сигнала и, начиная с нена практике зависит от конкретных типов средств измерений и диапазонов их измерений. Число поверяемых сечений и его связь с достоверностью характерны и для других способов поверки, за исключением ограниченной

9 129021 группы средств измерений, для которых реализуются методы автономной поверки.

Формула изобретения

1. Способ поверки измерительных приборов, основанный на подключении к поверяемому прибору однозначной меры, измерении ее значения и фиксации полученного результата, о т л и ч a" ю шийся тем, что, с целью сокращения объема и упрощения поверки начиная с некоторого известного, например, нулевого значения Х, на вха15 де поверяемого прибора формируют равноотстоящие значения необразцового испытательного сигнала, фиксируют результаты их измерений, сравнивают эти результаты с результатом Х9 .измере20 ния однозначной меры 8 выбирают ближайшие к нему результаты Х„и

Х измерения испытательного сигнаk4! ла, считая соответствующий им участок реальной функции преобразования поверяемого прибора линейным, и определяют погрешность измерительного прибора h K из системы уравнений

hK Хк — KA - Xo

Х = а (Х -KA}+a

О о

Хо ак8 + ао

X„„=a (Х +КА) +a„A+a где а„, а — параметры линеаризованного участка реальной функции преобразования;

А — приращение испытательного сигнала, 10

К вЂ” порядковый номер приращения испытательного сигнала.

2. Способ по и.1, о т л и ч а юшийся тем, что равноотстоящие значения испытательного сигнала формируют путем последовательного суммирования испытательного сигнала, подключенного ко входу поверяемого прибора, с сигналом, величину которого определяют блоком сравнения, например средством измерения.

3, Способ по п.2, о т л и ч а юшийся тем, что величину приращения испытательного сигнала вначале определяют непосредственно поверяемым прибором, а затем суммируют с испытательным сигналом, подключенным к его входу.

4,. Способ по п.i, о т л и ч а юшийся тем, чта формирование равноотстоящих значений испытательного сигнала осуществляют путем подключения ко входу поверяемого прибора равномерно возрастающего (убывающего) испытательного сигнала и фиксации результатов измерения через равные промежутки времени.

5. Способ по п.f о т л и ч а ю° Г шийся тем, что равноотстоящие значения испытательного сигнала осуществляют делением (умножением) начального значения испытательного сигнала, поданного на вход поверяемого прибора, используя делители или масштабные преобразователи входного сигнала.

1290218

Составитель А.Заборня

Редактор Н.Горват Техред А.Кравчук Корректор Е.Рошко

Заказ 7896/42 Тираж 752 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

П оизводственно-полиграфическое предприятие,г.ужгор д,у . р о л.П оектная 4 р t