Способ аттестации термостатированногонормального элемента

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11 828223 Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 22.05,8 СССР о делам изобретен и открытий(72) Автор изобретен горыч 71) Заявител(54) СПОСОБ АТТЕСТАЦИИ ТЕРМОСТАТИРОВАННОГО НОРМАЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТАстатах.нй (СИ),НЭ, при раиваться ескои,сущособ аттеоснованпомощью нлн с лоного тока. Э находятре термоИзобретение относится к области метрологии,и может быть использовано при созданни термостатированных мор ЭДС наивысшей точности.Насыщенные нормальные элементы 5 (НЭ) являются основой обеспечевия единства измерений как на постоянном, так .и на переменном токе. Они служат,образцовыми мерами ЭДС и эталонами единицы налряжения постоянного тока. К образцо вым и эталонным насыщенным НЭ предьявляются требсеания высокой точности воспроизведенная значения ЭДС. Все НЭ изготавливают по строго определенной международной опецификации, утвержденной международной конференцией в 1908 г. Несмотря на это, значение ЭДС НЭ восдроизводится от экземпляра .к экземпляру НЭ с точностью 40 мкВ (0,004%) и хуже 111. Практически значение ЭДС НЭ одределяется при,аттестации, каждого из НЭ с помощью номпенсационното прибора путем .сличения с образцовым НЭ Я. Атте. стацню НЭ проводят лри строго овределенных нормальных условиях. При этом большое внимание уделяют постоянству темпе.ратуры окружающей среды. Нормальной температурой принято считать +20 С. При аттестации НЭ помещают в масляные ванны, температуру в которых определяют визуально по образцовому, ртутному термометру. Полученное значение ЭДС НЭ приводят .к 20 С по международ 1 ной температурной формуле. При переносе аттестованных НЭ из термостата повероч 1 ной лаборатории в термостат на 1 рабочем месте вознп,кает систематическая погрешность, обусловленная разностью температур, установленных в двух названных термоКроие того, средства, измеренэксплуатируемые в комплекте ссмене последнего должны,перест,под значение ЭДС нового НЭ.Необходимость повышения точности измерений привела к ооздазвию термостатиро ванных НЭ, представляющнх по существу едвный прибор, в котором термостат выполняет вспомогательную обеспечивающую роль. Наиболее близким ло технич ности к изобретению является сп стации термостатированных НЭ,ный на определении ЭДС НЭ с.компаратора для сличения НЭ мощью потенциометр а постоян При этом термостатированные Н ся и аттестуются прн температу статнрования,При известном способе аттестацияЕ,о = Еи + ЛЕь мостатированных НЭ производится следующим образом.С помощью компаратора или потенциометра сличают значения ЭДС аттестуемого и образцового элементов,и определяют значение ЭДС Е,. аттестуемого НЭ при температуре его термостатирования 1 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 ЛЕ - температурная поправка, для вычисления которой ,по формуле КЕ, = 40,6(1 - 20) + 0,95(1 - 20) -- 0,01 ( - 20) з 10 ", (1) необходимо определить абсолютное значение температуры, установленной в термостатированном объеме, с высокой точностью (менее 0,005 С).Определенне 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 Нюприведенное 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 температурных характеристик термостатированных НЭ весьма трудоемкое дело, резко снижающее,производительность труда и увеличивающее материальные затраты.Трудность и неудобства эксплуатации термостатированных НЭ определяются прежде всего тем, что у каждого термостаиированного НЭ свое индивидуальное значение ЭДС Ео, приведенное к температуре 20 С и записанное в аттестате НЭ. В процессе измеренийкогда 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 компенсатором типа Р 345, Р 332 и т. п., перед началом измерений выставляют на,компенсаторе значение ЭДС, взятое из аттестата термостатированного НЭ (Е), орли 20 С и пересчитывают его для действительного 5 1 О 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 60 значения температуры в термостате. Призамене одного термостатированного НЭдругим перед началом нового цикла измерений необходимо провести юстировку измерительной системы,Недостатком известного способа аттестации является низкая точность и неудобства эксплуатациями НЭ.Целью изобретения является повышение точности,и удобства эксплуатации терм остатиров анных НЭ.Эта цель достигается тем, что по предлагаемому способу при сличении ЭДС аттестуемого и образцового НЭ определяютразность значений ЭДС, иизменяя температуру термостата аттестуемого НЭ, компенсируют эту разность значений ЭДС иприписывают аттестуемому элементу значение ЭДС, равное значению ЭДС образцового НЭ.На чертеже приведена функциональнаясхема устройства, реализующего предлагаемый способ.При аттестации термостатированныхНЭ по предлагаемому способу отличаютаттестуемый и образцовый НЭ, определяютразность в значениях ЭДС сличаемых НЭ,изменяя температуру в термостате аттестуемого НЭ, компенсируют разность ЭДСНЭ, приписывают аттестуемому НЭ значение ЭДС, равное значению образцовогоНЭ.Устройство, реализующее предлагаемый,способ, содержит термостатированныйНЭ 1, образцовый НЭ 2, компаратор д НЭустройство 4, устанавливающее значениетемпературы, при которой хранится НЭ,цепь обратной связи 5 (в простейшем случае это измеритель, который аттестует термостатированный НЭ) .При реализации, предлагаемого способааттестуемый термостатированный НЭ 1 подключают к компаратору 3. Ко второму входу компаратора 3 подключают образцовыйНЭ 2. Сравнивая ЭДС термостатированногоНЭ 1 с ЭДС образцового НЭ 2 с помощьюкомпаратора д, определяют разность,в показаниях, Измеритель (или автоматическоеустройство б) вручную (или автоматически) воздействует на цвпь обратной связи4 тармостата НЭ 1 в сторону компенсацииразности значений ЭДС до тех пор, покапоказания нуль-гальванометра компаратора 3 не станут равны нулю. При этом наибольшее, изменение значения температурытермостата, необходимое для компенсацииразности значений ЭДС с учетом того, чтоЭДС наиболее точных НЭ отличаются отэкземпляра к экземпляру на 110 мкВ, атемпературный коэффициент ЭДС НЭ равен - 40 мкВ/ С, составит менее терех градусов. Регулировка температуры в термостате в пределах й 1,5 С осуществляетсядостаточно просто. После аттестации НЭприсваивают значение ЭДС, равное ЭДСобразцового НЭ 2. 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 1-111 разряда - на 5 - 20 мкВ, в то время как действительное значение ЭДС при 20 С от экземпляра к экземпляру может отличаться на 40 мкВ и более.При аттестации термостатированных НЭ по предлагаемому способу отпадает необходимость точного измерения абсолютното 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. Значеиие 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 составит 1,2 - 2 мкВ и соответственно снижается точность, с которой определяется значение ЭДС аттестуемого НЭ. В то же время попрешность поддержания установленного 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 ЭНбыли установлены в серийные термостаты для нормальных элементов тила ТЭН. Значения ЭДС образованных таким образом термостатированных НЭ с учетом погрешности установки температуры +20 С в термостате ТЭНлежали в пределах от 1,01862885 до 1,01868312 В, т. е. ЛЕ = 54,27 мкВ. После аттестации этих термостатированных НЭ по предлагаемому способу с помощью компенсатора типа Р 332 по образцовому НЭ первого разряда наибольшая разность их ЭДС была равна 5 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 повысить удобство эксплуатации НЭ, так как всем аттестованным НЭ лрилисывается 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 примерно удвоенной погрешности взаимного ,сличения НЭ, т, е.0,00001% (вместо 0,01% достигаемой в настоящее время).Ф о р мул а,из о бр етения25Способ аттестации термостатированногонормального элемента путем сравнения ЭДС аттестуемого,и образцового нормальных элементов, отлич ающийся тем, З 0 что с целью, повышения точности и удобства экоплуатацип, лри сравнении аттестуемого и образцового нормальных элементов определяют разность,в значениях ЭДС, изменяя температуру термостата аттестуемого элемента, компенсируют эту разность и приписывают аттестуемому элементу значение ЭДС, .равное значению ЭДС образцового нормального элемента.40 Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1. ГОСТ 1954-75 Элементы нормальные (меры ЭДС).2. Маликов М. Ф. Сравнение нормаль ных элементов Вестена в Главной ПалатеМер 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).:5 аказ 574/514 Изд. Ма 357 Тираж 784 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5