Способ поверки измерительных приборов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 129 7 А 50 4 С 01 К 35/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВИДЕТЕЛЬСТВУ Н АВТОРСК орсилова И,Д.трических изме 1979, с.62.ивко О.Я. Оценств измеренийительная техниГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(56) Любимов Л.И., фПоверка средств элекрений. Л.: Энергия,Долинов С.И., Тетка погрешностей средпри поверке. - Иэмерка, 1984, Р О, с.3,(54) СПОСОБ ПОВЕРКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХПРИБОРОВ(57) Изобретение относится к областиметрологии. Целью изобретения является сокращение объема и упрощениеповерки. Предлагаемый способ заключается в следующем. К входу поверяемого прибора подключают испытательный сигнал, Начиная с некоторогозначения, формируют равноотстоящиезначения испытательного сигнала. Соответствующие им результаты измерения фиксируют, По показаниям поверяемого, прибора устанавливают одно иэранее 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 формированияравноотстоящих значений сигнала является последовательное суммирование испытательного сигнала с сигналом, величину которого определяютблоком 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. Навход прибора 3 подано некотороезначение сигнала Х ". В материалахизобретения указаны и другие способы формирования равноотстоящихзначений сигнала, а также некоторыеварианты предложенного способа поверки приборов. 5 з.п. ф-лы. 3 ил.2 А -+ Хано Хг 1 129021Изобретение относится к метрологии и преимущественно может бытьиспользовано при метрологическойповерке измерительных приборов,Целью изобретения является сокращение объема и упрощение поверки.Способ заключается в следующем.Вначале испытательный сигнал подключают только ко входу поверяемогоприбора. Начальное значение сигнала 10может совпадать с началом или концом диапазона измерений. При этомначало диапазона является болеепредпочтительным, так как для многих средств измерений оно являетсянулевым и обеспечивает простую оценку (без применения образцовыхсредств) погрешности "нуля" или адаптивной составляющей погрешности поверяемого прибора.20Изменение начального значения испытательного сигНала проводят такимобразом, чтобы обеспечить на выходеповеряемого прибора фиксацию результатов измерений, соответствующихравноотстоящим значениям сигнала.Конкретные примеры формирования таких равноотстоящих значений и соответствующих им измерений поясняютсясхемами подключения испытательного30сигнала, изображенными на фиг,1-3.Формирование равноотстоящих значений испытательного сигнала на входе должно быть осуществлено такимобразом, чтобы любое последующее 35значение испытательного сигнала, отличалось от предыдущего, включая иначальное значение Х , на одну и туже постоянную величину. Существеннымдпя реализации этого условия и всейповерки в целом является то, чтопри этих операциях с входным сигналом не требуется знание действительных значений сигнала или величиныего приращения А,Допустим, что в процессе поверки были сформированы равноотстоящие значения испытательных сигналов на входе изафиксированы соответствующие им показания на выходе поверяемого прибора. 50Получен ряд результатовХ = ХаО О ан Х=КА -- +Ха,КаноапХ =пА -- +Хаогде Х Х " показания поверяеуфмого прибора;а а, - реальные коэффициенсфты преобразования поверяемого прибора, соответствующие сформированным значениям испытательного сигнала;а - номинальный коэффициентнпреобразования поверяемогоприбора (как правило неизмененный для определенныхаприори известных участковдиапазона);А - постоянное приращение испытательного сигнала;К - порядковый номерприращения.Определяют первые и последуюшиеразности полученных результатов измерений6=Х - Х =А -а,онАг=Хг-Х, =2 АаЬк = Хк - Х,: КА ак акнЗнак приращения А известен, поэтому знак первых разностей определяется разностями значений коэффициентов преобразованияи позволяет судить, учитывая, что можно записать а - а., = а + 6 а- ан - йа, = ьа - ьа,где Ь а - отклонение значения реалвногОккоэффициента отноминального о нарастании или убывании погрешности на определенных участках диапазона показаний.Вторыет з1ккк -1и последующие разностий нн к к к 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 ус 1290217танавливается одно из ранее сформированных значений испытательного сигнала.В зависимости от информации, полученной при анализе первых и последующих разностей, выбирается одноиз показаний поверяемого прибора,например, соответствующее, по предложению, наибольшей погрешности илимаксимальному показанию прибора. При 10этом одно из значений испытательного сигнала должно быть нулевым.Измеряют образцовым измерительнымприбором действительное значение установленного испытательного сигнала 15Х --Хк кгде Х - действительное значениеКсигнала.Определяют число К приращенийиспытательного сигнала, необходимых 20для увеличения значения сигнала отО до ХТогда действительное значениеприращения А равноХк 25А =К и каждому из ранее полученных показаний (1 можно сопоставитьдействительное значение испытательного сигнала х х,= А2 А(2) Хк = КАХо Хь = пАПравомерность последних вычислительных операций основана на постоянстве приращений испытательных сигналов.3 наче ния по гр ешно стей, с о от в етствующие полученным ранее показаниям поверяемого устройства, определяются как разность значений сигналов,входящих в (2).В случае близости установленныхтаким образом значений погрешностей 45к их нормированным величинам вновьпривлекается информация о первых ипоследующих разностях результатовизмерений и делается вывод о наличии погрешности, превышающей полученные значения.Операции подключения испытательного сигнала ко входу поверяемогоприбора и формирования его равноотстоящих значений реализуют следую-, 55щим образом,Один иэ способов заключается втом, что равноотстоящие значениясигнала формируют путем последовательного суммирования испытательного сигнала, подключенного ко входуповеряемого прибора с сигналом, величину которого определяют блокомсравнения, например средством измерений.для этого, например, (фиг.1) регулируемый испытательный сигнал через последовательно соединенныеуправляемый ключевой элемент 1,бпок 2 сравнения и сумматор подключается ко входу поверяемого прибора3. На входе прибора 3, при этом,подано некоторое значение сигналаХо.Блок сравнения 2 может быть средством измерения, индикаторным средством или пороговым элементом, настроенным на некоторое заданное значение Хиспытательного сигнала.Изменяют значение сигнала Х. Вмомент равенства Х с некоторым заданным значением Х (Хопределяет количество поверяемых сеченийдиапазона измерений) отключают испытательный сигнал Х и подают сформированное приращение А в сумматор,который дпя данной схемы выполняетодновременно роль накопителя сигнала и обеспечивает его подключениеко входу поверяемого прибора 3. Наего выходе фиксируют результат измерения Х, сигнала Х + А. Повторя"ют указанную операцию до появленияна выходе поверяемого прибора 3 результата измерения Х, близкого кпредельному значению диапазона показаний прибора 3. Проводят укаэанную ранее обработку результатов измерений испытательного сигнала.Формирование равноотстоящих значений испытательного сигнала осуществляют и в тех случаях, когдавид сигнала не позволяет проводитьпростое (естественное) суммированиена входе поверяемого прибора илисуществующие сумматоры (накопителисигнала) 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 Хк на входе поверяемого прибо 1290217ра 4 получают в результате суммирования сигналов от управляемых источников 5 и 6. Сигнал от источника 6 определяет начальное значение испытательного сигнала Хв, 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 ХНе имеет существенного значения реальная точность соотвесттвия реализованного приращения А заданному значению Х. От указанных ранее устройств й 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 Хи приращения А. Вмомент равенства этих значений (по 5 показаниям поверяемого устройства)блок 9 управления дает команды напрекращение изменения величины сигнала от источника 6 и на открытиеключевого элемента 8. Происходитсуммирование приращения А и сигналаот источника 6, равного сумме начального значения Хо и предыдущего приращения А. Последнее равенство обеспечивается достаточно строго, таккак не зависит от метрологическиххарактеристик поверяемого прибора 4и определяется стабильностью егокоэффициента преобразования в однойи той же точке диапазона за короткий 20 промежуток времени между указаннымиранее операциями.Далее последовательность выполнения операций аналогична.Суммирование сигнала от источника 6 может выполняться с отрицательным значением приращения А, если начальное значение Х сигнала соответоствует предельному значению диапазона показаний поверяемого прибора. З 0 Действительное значение Х в этомослучае может быть неизвестггым, еслиустановлено соответствие одного изрезультатов измерения нулевому значению сигнала от источника 6.35 Приведенный пример схемы обеспечивает простую автоматизацию поверки средств измерения электрическихи других непрерывных величин, дпякоторых точную фиксацию суммарного 40 воздействия обеспечить сложно.Возможно и дальнейшее упрощениепредложенного способа поверки в части, касающейся формирования равноотстоящих значений испытательного 45 сигнала, путем последовательногосуммирования сигнала, подключенногоко 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 осуществляетсяисточником 12 сигнала, ключевым элементом 16, измерительным прибором 1 Ои блоком 14 управления, регулирующимзначения выходного сигнала Х от источника 12 сигнала. Для этого в блок14 управления заносится значение постоянного приращения результата измерения Х , соответствующего некоторой величине приращения сигнала А,Блок 14 управления при закрытом элементе 15 и открытом 16 управляет изменением сигнала на выходе источника12 до момента совпадения результатаего измерения с заданной величинойХ , Затем по командам блока 14упранления прекращается изменениесигнала от источника 2 и открывается ключевой элемент 15. На выходеизмерительного прибора 10 формируется суммарная величина начальногозначения сигнала от источника 11 иприращение А от источника 12,Результат измерения этого суммарного значения поступает в блок 13управления, который запоминает его ивыдает команды на закрытие ключевогоэлемента 16 и изменение сигнала отисточника 11. Этот сигнал непрерынно поступает на вход измерительногоприбора 1 О 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 командына прекращение изменения сигнала отисточника 11, передачу управленияблоку 14 для формирования приращенияА и открытие ключевого элемента 16.Блок 14 управления, регулируяизменения сигнала от источника 12по показаниям прибора 10, формируетсигнал приращения А. Затем выдаеткоманду на источник 12, запрещающуюизменение сигнала, и на открытиеключевого элемента 15, Таким образом на входе измерительного прибора10 формируется новое значение испытательного сигнала, отличающеесяот ранее запомненного в блоке 13на постоянную величину. Результатизмерения запоминается и.проводятся аналогичные операции по измене нию сигнала от источника 11 до моментасовпадения результата его измерения сновым значением в памяти блока. 13.Осуществляя таким образом последовательное суммирование сигналовот источника 11 с приращением А,от источника 12 сигнала формируютравностоящие значения сигналов навходе поверяемого прибора 10 вовсем диапазоне его показаний. Результаты измерений обрабатывают поранее укаэанному алгоритму. Связимежду элементами схемы и сама схемаповерки по составу элементов могутбыть несколько иными.формирование на входе поверяемого устройства равностоящих значенийиспытательного сигнала возможно также другим способом. Для этого навход поверяемого прибора подключаютрегулируемай источник сигнала и,начиная с некоторого известного значения, например, нулевого, равномерно увеличивают (уменьшают) величинусигнала. На выходе поверяемого прибора фиксируют результаты измеренийв момент начала измерения и черезравные промежутки времени.В этом случае необходимы средствоизмерения времени и реализация временного согласования отсчета времени и начала изменения сигнала, чтопрактически осуществимо для любойинформационно-измерительной системы,Способ поверки реализуется такжепри подключении начального значениясигнала (например, электрического)через известные устройства делениясигналов, 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 входного сигнала. 40 45 50 55 5 10 15 20 25 30 35 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 приме" нением, н зависимости от поверяемого прибора, н виде измеряемого им сигнала требует выбора конкретных устройств, необходимых для реализации совокупности его операций.Формула изобретения 1, Способ поверки измерительных приборов, основанный на подключении ко входам поверяемого и образцового измерительных приборов испытательного сигнала, о т л и ч а ю щ и й с я 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 поверяемого 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 - щ и й с я 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 постоянногоприращения, или формируют по показа-.ниям поверяемого прибора испытательный сигнал для участка максимальнойпогрешности и измеряют его значениеобразцовым измерительным прибором.З.Способ по п.1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что равностоящиезначения испытательного сигнала Ю Формируют путем последовательногосуммирования испытательного сигнала, подключенного ко входу поверяемого прибора, с сигналом, величинукоторого определяют блоком сравнения, например средством измерения.4,Способ по п.З, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что величину приращения испытательного сигнала вначале определяют непосредственно поверяемым прибором, а затем суммируют с испытательным сигналом, подключенным к его входу.5.Способ по и.1, о т л и ч а ю - 25щ и й с я тем, что формированиеравноотстоящих значений испытательного сигнала осуществляют путем подключения ко входу поверяемого прибора равномерно возрастающего (убывающего) испытательного сигнала иФиксаций результатов измерения черезравные промежутки времени. 6.Способ по п,1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что равноотстоящие 35 значения испытательного сигнала осуществляют делением (умножением) начального значения испытательного сигнала, поданного на вход поверяемогоприбора, используя делители или мас 40 штабные преобразователи входногосигнала.1290217 Составител орват Техред А./ аз 7896/42 Тираж 752ПодлыВНИИПИ Государственного комитета ССпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб.