Способ аттестации термостатированногонормального элемента

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (») 828273

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 15.06.79 (21) 2781272/24-07 с присоединением заявки— (23) Приоритст— (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень № 17 (45) Дата опубликования описания 22.05.81 (51) М Кч з Н 01 M 6 28

Государственный комитет ссср (53) УДК 621.355.1 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

Л. Н. Егорычев (71) Заявитель (54) СПОСОБ АТТЕСТАЦИИ ТЕРМОСТАТИРОВАННОГО

НОРМАЛЬНОГО ЭЛЕМЕ lTA

Изобретение относится .к области метрологии,и может быть использовано при создании термостат и рова нных MQp ЭДС наивысшей точности.

Насыщенные нормальные элементы (НЭ) являются основой обеспечения единства измерений как .на постоянном, так .и на переменном токе. OIHH служат,образцовыми мерами ЭДС и эталонами единицы налряжения постоянного тока. К образцовым и эталонным насыщенным НЭ предьявляются требования высокой точности воспроизведения значения ЭДС. Все НЭ изготавливают по .строго определенной международной опецификации, утвержденной международной конференцией в 1908 г.

Несмотря IHB это, з начение ЭДС НЭ восIllpoH3водится от экземпляра .к экземпляру

НЭ с точ|ностью 40 мкВ (0,004%) и хуже 11). Практически значение ЭДС НЭ олределяется при,аттестации, каждого из

НЭ с помощью компенсационного прибора путем .сличения с образцовым НЭ 12). Аттестацию НЭ проводят лри строго оовределенных нормальных условиях. При этом большае внимание уделяют постоянству темпе.ратуры окружающей среды. Нормальной температурой при нято считать +20 С. При аттестации НЭ помещают B масляные ванны, температуру в которых определяют ви- ЗО

2 зуально по образцовому, ртутному термометру. Полученное значение ЭДС НЭ п риводят .к 20 С по международ1ной температурной формуле. При переносе аттестованных НЭ из термостата поверочной лаборатории в термостат на 1рабочем месте возил;кает систематическая погрешность, обусловленная разностью температур, установленных в двух названных термостатах.

К роие того, средства:измерений (СИ), эксплуатируемые в комплекте .с НЭ, при смене последнего должны, перестраиваться под значение ЭДС нового НЭ.

Необходимость повышения точности измерений п ривела к ооздазвию термостатиро. ванных НЭ, представляющих по существу единый прибор, в кото ром термостат выполняет вспомогательную обеспечивающую роль.

Наиболее близким ло технической,сущности к изобретению является способ аттестации термостатированных НЭ, основанный на определении ЭДС НЭ с помощью . компаратора для сличения НЭ или с помощью потенциометра постоянного тока.

При этом термостатированные НЭ находятся н аттестуются при температуре термостатирования, При известном способе аттестация тер3

828273

Е,.» = Ex,.t + AE, мостатированных НЭ производится следующ.им образо.м.

С помощью компаратора или потенциометра сличают .значен ия ЭДС аттестуемого и образпового элементов,и определяют значение ЭДС Е,- аттестуемого НЭ при температуре его термостатирования t по показанию компаратора. Одновременно измеряют абсолютное значение температуры, установленной в термостатированном объеме, с помощью образцовых термометров. Затем призодят полученное значение ЭДС Е,.< к темпсратуре 20 С Е,» по формуле где ЛŠ— температурная поправка, для вычисления которой,по формуле

ЛЕ, = (40,6(t — 20) + 0,95(t — 20) — — 0,01 (t — 20) ) 10 ", (1) необходимо определить абсолютное значение температуры, установленной в термостатиро|ванном объеме, с высокой точностью (менее 0,005 С).

Определение абсолютной температуры . высокой точностью (лучше 0,005 С) в небольшом замкнутом объеме,многоконтурного термостата термостатированных НЭ представляет значительные трудноспи. Кроме того, как показано;рядом исследований, международная формула (1) является обобщенной и;не позволяет определить для данного конкретного. НЭ значение ЭДС

Н,-»,,п риведенное к температуре 20 С, с погрешностью менее 0,005%. Для получения погрешности, менее 0,001% для,каждого отдельного НЭ требуется знать его индивидуальную зависимость ЭДС от температуры. Определение индивидуальных температурныхых характеристик термостатир ованных НЭ весьма трудоемкое дело, резко снижающее,п роизводительность труда и увеличивающее материальные затраты.

Трудность и неудобства эксплуатации термостатированных НЭ определяются прежде всего тем, что у каждого термостаиированного НЭ свое индивидуальное значение ЭДС Е,.», приведенное к температуре 20 С и за писанное в аттестате НЭ. В процессе измерений,,когда термостатированный НЭ используется;как опорная или образцовая мера ЭДС, для получения искомого,значения измеряемой величины с высшей точностью необходимо знать действительное значение ЭДС данного термостатированното НЭ;цри данной температуре в его термостате. Если термостатированный НЭ используется совместно с ко мпенсатором типа .Р345, Р332 и т. п., перед начало м измерений выставляют на,компенсаторе значение ЭДС, взятое из аттестата термостатирован ного НЭ (Е»), вр и 20 С и .пересчитывают его для действительного

Зо

60 значения температуры в термостате. При замене одного тврмостатированного НЭ другим перед началом нового цикла измерений необходимо провести юстировку измерительной системы.

Недостатком известного способа аттестации является низкая точность и неудобства эксплуатации ÍÝ.

Целью изобретения является повышение точности,и удобства эксплуатации терм о стати ров а нных НЭ.

Эта цель достигается тем, что по предлагаемому спосо бу .при сличении ЭДС аттестуемого и образцового НЭ определяют разность значений ЭДС, и,,изменяя темпе ратуру термостата аттестуемого НЭ, компенсируют эту разность значений ЭДС и приписывают аттестуемому элементу значен ие ЭДС, равное значению ЭДС образцового ÍÝ.

-la чертеже приведена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

При аттестации термостатированных

НЭ по предлагаемому способу отличают аттестуемый .и образцовый Н3, определяют разность в значениях ЭДС сличаемых НЭ, изменяя температуру в термостате аттестуемого НЭ, компенсируют разность ЭДС

НЭ, п р иписывают аттестуемому НЭ значение ЭДС,:равное значению образцового

НЭ.

Устройство, реализующее предлагаемый ,способ, содержит термостатиро ванный

НЭ1, образцовый Н32, компаратор 8 НЭ устройство 4, устанавливающее значение темлературы, пр и,которой х ранится НЭ, цепь обратной связи 5 (в простейшем слу.чае это измеритель, который аттестует термостатированный НЭ) .

При реализации .предлагаемого способа аттестуемый термостатирова нный Н31 подключают к компарато ру 8. Ко второму входу компаратора 8 подключают образцовый

НЭ2. Сравнивая ЭДС термостатированного

Н31 с ЭДС образцово|го Н32 с помощью компаратора д, определяют разность,в показаниях, Измеритель (ил и автоматическое устройство 5) вручную (или автомат ически) воздействует на цепь обратной связи

4 тармостата НЭ1 IB сторону компенсации разности значений ЭДС до тех пор, пока показания нуль-гальванометра компаратора 8 не станут равны нулю. При этом наибольшее, изменение значения температуры термостата, необходимое для компенсации разности значений ЭДС с учетом того, что

ЭДС наиболее точных НЭ отличаются от экземпляра к экземпляру на 110 мкВ, а температурный .коэффициент ЭДС НЭ уавен — 40 мкВ/ С, составит менее терех градусов. Регулировка температуры в термостате в пределах, 1-1,5 С осуществляется достаточно просто. После аттестации НЭ присваивают значение ЭДС, равное ЭДС

828273 образцового НЭ2. Таким образом, термостатированная мера ЭДС поверяется как единый прибор. При аттестации термостатированных НЭ по предлагаемому способу

ЭДС аттестованных приборов отличается от экземпляра к экземпляру максимум на

0,02 мкВ.

Стабильность ЭДС эталонных .и образцовых НЭ (см. ГОСТ 8.027-75. Общесоюзная поверочная схема для :измерений,напряжения постоянного тока) за .год,существенно выше точностями воспроизведения

ЭДС от экземпляра к экземпляру, так например, ЭДС эталонных НЭ изменяется за 1 год на 1 — 2 мкВ, образцовых 1-ГП .разряда — на 5 — 20 мкВ, в то время .как действительное значение ЭДС при 20 С от экземпляра к экземпляру может отл ичаться на 40 мкВ и более.

При аттестации термостати рованных

НЭ:по предлагаемому способу отпадает необходимость точного измерения абсолютного значения температуры, при которой хранится НЭ в термостате. В настоящее время температура в термостатах для НЭ,может быть измерена и установлена с погрешностью порядка +. (0,05 — 0,03) С. Значение этой погрешности определяется достигнутой точностью абсолютных измерений температуры 20 С в,небольшом замкнутом

- объеме. В известном случае л,рн температурном коэффициенте ЭДС НЭ у

= — 40 мкВ/К систематическая,погрешность соста вит 1,2 — 2 мкВ и соответственно снижается точность, с которой определяется значение ЭДС аттестуемого НЭ. В то же время попрешность поддержания установ. ленного в термостате значения температуры может быть уменьшена до 0,000025—

0,0003 С, что соответствует 0,01 — 0,001 мкВ.

Так, например, серийные НЭ кл. 0,001 типа ЭН-б5 были установлены в се|рийные термостаты для нормальных элементов тила ТЭН-402. Значен ия ЭДС образованных таким образом термостатированных НЭ с учетом погрешности установки температу ры +20 С в термостате ТЭН-402 лежали в пределах от 1,01862885 до 1,01868312В, т. е.

ЛЕ = 54,27 мкВ. После аттестации этих термостатированных НЭ по предлагаемому способу с помощью компенсатора типа

Р332 по образцовому НЭ первого разряда наибольшая разность их ЭДС была равна

0,02 мкВ вместо первоначальных 54,27 мкВ.

Таким образом, аттестация термостатированных НЭ по предлагаемому способу позволяет повысить точность, с которой определяется значение ЭДС аттестуемого

НЭ и повыоить удобство эксплуатации

НЭ, так как всем аттестованным НЭ л|рилисы вается значение ЭДС, равное значению ЭДС образцового НЭ. При этом отпадает необходимость определять и вводить поправки при высокоточных измерениях.

Погрешность воспроизведения значения

ЭДС от экземпляра н экземпляру термостатированных НЭ уменьшается до .величины, равной п р имерно удвоенной погрешности взаимного,сличения НЭ, т. е.

0,00001% (вместо 0,01 о достигаемой в настоящее время).

Ф о р мул а,из о бр етения

Способ аттестации тер мостати рованного нормального элемента путем сравнения

ЭДС аттестуемого,и образцового нормальных элементов, отлич ающийся тем, З0 что с целью, повышения точности и удобства эксплуатации, лри сра внен ии аттестуемого и образцового нормальных элементов определяют разность,B значениях ЭДС, изменяя температуру термостата аттестуемого элемента, .компенсируют эту раз ность и приписывают аттестуемому элементу з|начение ЭДС, .равное значению ЭДС образцового нормального элемента.

40 Источники информации, п ринятые во внимание при экспертизе:

1. ГОСТ 1954-75 «Элементы нормальные (меры ЭДС)».

2. Маликов М. Ф. Сравнение нормаль45 ных элементов Вестена в Главной Палате

Мер и Весов и в Бюро Стандартов (Вашингтон). Поверочное дело 1(8), 39, 1927.

3. ГОСТ 8.170-75. Меры электродвижущей силы,:рабочие. Элементы нормальные.

50 Методы и средства проверки (прототип) .

828273

Составитель И. Найдина

Техред А. Камышникова

Корректор С. Файн

Редактор Л. Утехина

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»,5аказ 574/514 Изд. Ма 357 Тираж 784 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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