Способ поверки измерительных приборов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН129021 19 К 35/00 ИЗОБРЕТЕНИЕТЕЛЬСТВУ САНИ ВТОР СКОМУ щие значения необразцового испытательного сигнала. Фиксируют результаты их измерений и сравнивают с результатом измерения однозначной меры. Выбирают ближайшие к нему дварезультата испытательного сигнала,и,считая участок реальной функции преобразования. поверяемого прибора между ними линейным, составляют системууравнений, из которой определяют погрешность прибора. Один из способовформирования равноотстоящих значенийсигнала заключается в суммированиииспытательного сигнала с сигналом,СССР1971.ЕЛЬНЫХ величину косравнения,орого ля эт еляют блок роиство чевой э еменй 1 оверя емь пособ и зв еств е оверяемо ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(54) СПОСОБ ПОВЕРКИ ИЗМЕРИТПРИБОРОВ(57) Изобретение относится к областметрологии. Может быть использованопри поверке измерительных каналовинформационно-измерительных систем.Целью изобретения является сокращение объема и упрощение процесса поверки. Для этого к поверяемому прибору подключают однозначную меру, ана его входе формируют равноотстояого применяется уст ержащее управляемый клют 1, блок 2 сравнения, рибор 3. Предложенный ляет минимизировать коли ий диапазона измерений прибора. 4 з.п.ф-лы.3 ил.12902Изобретение 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 Р ставляет определенную сложность.Целью изобретения является сокращение объема и упрощение процесса поверки.Объем поверки характеризуется чис 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 соображе 30 ний удобства, простоты и достоверности или возможности реализации меры.Подключают однозначную меру к поверяемому прибору, ее измеряют и запоминают результат измерения, 35Затем подключают к поверяемому . прибору испытательный сигнал, Начальное значение сигнала должно быть известным, например равным нулю. Начиная с этого известного значения Хо,40 изменяют величину испытательного сигнала. Изменение сигнала проводят таким образом, чтобы обеспечить фиксацию результатов измерений, соответствующих раэноотстоящим значениям ис 45 пытательного сигнала, Конкретные примеры формирования таких равноотстоящих значений и соответствующих им измерений рассматриваются ниже и поясняются схемами подключения испытатель 5 Р ного сигнала, изображенными на фиг. - 3.Допустим, что равноотстоящие значения входного сигнала реализированы и получены соответствующие,им результаты измерений Х, ХХХп р где и - количество приращений испытательного сигнала, необходимое для по 18 2лучения результатов измерений во всемдиапазоне показаний поверяемого устройства; К - порядковый номер приращения.Формирование равноотстоящих значений испытательного сигнала на входедолжно быть осуществлено таким образом, чтобы любое последующее значение сигнала отличалось от предыдущего, включая и начальное значение Хо,на одну и ту же величину, Существенным для реализации этого условия ивсей поверки в целом является то,чтопри этих операциях с входным сигналом не требуется знания действительных значений сигнала или величины егоприращения А.В результате получают ряд результатов измерений испытательного сигналаХ ф ., ХХРезультат измерения однозначной меры Хо получен ранее.При совпадении одного из результатов измерения испытательного сигналас результатом измерения меры Х определяют действительное значение постоянного приращения АХ = а(Хо + КА)+аоХв ак 6 + аофгде а, ао - параметры линеаризованного участка реальнойфункции преобразованияповеряемого устройства;У - начальное известное значение испытательногосигнала;8 - действительное значениемеры;К - порядковый номер приращения А входного сигнала.Тогда при Х = Хе,Х, -9А =КВ более общем случае выбирают ближайщие к Хо по значению результаты измерения Х и Х , Достаточно строго можно считать и обеспечить соответствующую техническую реализацию (последнее подтверждается реализацией известных тестовых методов повышения гочности измерений), что все три результата Х, Х 9, Х принадлежат линейному участку функции преобразования с параметрами а и ао (а - характеризует наклон линейного участка, а ао - точку его пере1290218 приращение А в сумматор, который дляданной схемы выполняет одновременнороль накопителя сигнала и обеспечивает его подключение не ко входу поверяемого прибора 3. На его выходефиксируют результат измерения Хсигнала Хо + А. Повторяют указанную операцию до появления на выходе поверяемого прибора 3 результата измерения О Х, близкого к предельному значениюего диапазона. Проводят указанную ранее обработку результатов измеренийиспытательного сигнала Х и однозначной мары 3Операция подключения к поверяемому прибору 3 меры 9 на фиг. и последующих фигурах не показана, так какее техническая реализация практически не отличается от аналогичной в известных способах и может выполнятьсяв любой последовательности по отношению к другим операциям поверки.Особенность сумматора как накопителя сигнала связана с видом сигналаХ. Таким образом, схема, изображенная на фиг.1, наиболее удобна (упрощает поверку) некоторой группы измерительных устройств, для которых реализация целевых функций указанныхранее операций известными устройствами не представляет значительнойсложности.Формирование равноотстоящих значений испытательного сигнала осуществимо в тех случаях, когда видсигнала не позволяет проводить простое (естественное) суммирование навходе поверяемого устройства или существующие сумматоры (накопители сигнала) могут повлиять на достоверность поверки. Последовательное суммирование исполнительного сигнала, например, электрического, подключенного ко входуповеряемого устройства, с сигналом,величину которого определяют устройством сравнения, может осуществляться согласно схемы, изображенной нафиг,2Тогда погрешность измерительногоустройства в К-й точке диапазона измерений (К - порядковый номер приращения испытательного сигнала) оценивают в видеЬК = Х- КАРассмотрим реализацию операцийподключения испытательного сигналако входу поверяемого устройства иформирования его равноотстоящих значений.Один из способов заключается в том,что равноотстоящие эначения сигналафор "рот путем последовательного сум мирования испытательного сигнала, .подключенного ко входу поверяемогоприбора, с сигналом, величину которого определяют блоком сравнения, например, средством измерений.Для этого, например,(фиг.1), регулируемый испытательный сигнал черезпоследовательно соединенные управляемый ключевой элемент 1, блок 2 сравнения и сумматор, подключается ковходу поверяемого прибора 3. На еговходе при этом подано некоторое известное значение сигнала ХБлок 2 сравнения может быть средством измерения, индикаторным средством или пороговым элементом, настроенным на некоторое заданное значение У, испытательного сигнала,Изменяют значение сигнала Х. В момент равенства Х с некоторым заданным значением Х(Хопределяетколичество поверяемых сечений диапазона измерений) отключают испытательный сигнал Х и подают сформированное сечения с осью ординат). Тогда имеет место система уравненийХ =,ак(Х + КА)+аХв = акв + аорешение которой позволяет вычислить действительную величину приращения А испытательного сигнала:Х - Хк = аАХ - Х. = (6 - Х. - КА)ак Определяют отношение второй разности к первой Х - Х О-Х -КА 9 - Хлс ИХк -Хк А А Складывают полученный результат с порядковым номером К приращения испытательного сигнала Хд " Хк 6 -Хо О-Х +К о -,У, А о,В этом случае испытательный сигнал Хк на входе поверяемого прибора 4 получают в результате суммирования сигналов от управляемых источников 5 и б. Сигнал от источника 6 определяет начальное значение испытательного сигнала Хр, которое может быть нулевым или совпадать с началом (концом) диапазона измерений прибора 4. Равные приращения А формируют посред028 5 О 5 20 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 ХС,А .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 самым 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,Уг.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 А и 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 стабильностьюего 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 источника6 может выполняться с отрицательнымзначением приращения А, если начальное значение Х сигнала соответствуоет предельному значению диапазона показаний поверяемого прибора. Дейст. -вительное значение Хо в этом случаеможет быть неизвестным, если установлено соответствие одного из реэультатов измерения нулевому значению сигнала от источника 6.Возможно и дальнейшее упрощение предложенного способа поверки в части, касающейся формирования равноотстоящих значений испытательного сигнала, путем последовательного суммирования сигнала, подключенного ко входу поверяемого прибора, с равнымизначениями приращений. Для этого величину приращения определяют непосредственно поверяемым прибором.В качестве примера приведена схе ма поверки, изображенная на фиг.З,Для поверки измерительного прибора,10 (фиг.З) используют два регулируемых источника 11 и 12 сигнала и дваблока 13 и 14 управления, ключевые 40 элементы 15 и 16. Формирование постоянных по величине приращений А осуществляется источником 12 сигнала,ключевым элементор 16, измерительнымприбором 10 и блоком 14 управления, 45 регулирующим значения выходного сигнала Х от источника 12 сигнала. Дляэтого в блок 14 управления заносится значение постоянного приращениярезультата измерения Х с соответ ствующего некоторой величине приращения сигнала А. Блок 14 управленияпри закрытом элементе 15 и открытом16 управляет изменением сигнала навыходе источника 12 до момента совпадения результата его измерения сзаданной величиной Х с, . Затем покомандам блока 14 управления, прекращается изменение сигнала от ис 1290218точника 12 и открывается ключевой элемент 15. На входе измерительного прибора 10 формируется суммарная величина начального значения Х сигнала от источника 11 и приращение А от источника 12.Результатизмерения этого суммарного значения поступает в блок 13 управления, который запоминает его и 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 11 с 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.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 не ления сигналов, при этом не требуется более высокого (образцового) уровня точности делителей. Это связанос тем, что необходимо не определение 25 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, не1отличаются 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 печений 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 45 50 достоверность результатов поверки и на практике зависит от конкретныхтипов средств измерений и диапазонових измерений. Число поверяемых сече 55 ний и его связь с достоверностью характерны и для других способов поверки, за исключением ограниченной которого известного значения, например, нулевого равномерно увеличиваютуменьшают) величину сигнала. На вы-.ходе поверяемого прибора фиксируют 5 результаты измерений в момент началаизмерения сигнала и через равные промежутки времени.В этом случае необходимы средствоизмерения времени и реализация вре-.менного согласования отсчета времени и начала изменения сигнала, чтопрактически осуществимо для любой информационно-измерительной системы, 5Способ поверки, основанный на формировании равноотстоящих значений испытательного сигнала на входе поверяемого прибора и измерении однозначной меры, реализуется также при под.ключении известного начального значения сигнала (например, электрического) через известные устройства де 9 129021 группы средств измерений, для которых реализуются методы автономной поверки.Формула изобретения1. Способ поверки измерительных приборов, основанный на подключении к поверяемому прибору однозначной меры, измерении ее значения и Фиксации полученного результата, о т л и ч а" ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения объема и упрощения поверки начиная с некоторого известного, например, нулевого значения Х , на вхо 15 де поверяемого прибора Формируютравноотстоящие значения необразцового испытательного сигнала, Фиксируют результаты их измерений, сравнивают эти результаты с результатом Х 9 .измере 20 ния однозначной меры 8 , выбирают ближайшие к нему результаты Х и Х измерения испытательного сигнала, считая соответствующий им участок реальной Функции преобразования поверяемого прибора линейным, и определяют погрешность измерительного прибора аиз системы уравненийЬК- Х- КА ХоХ = а (Х -КА)+ак к о оХо ак + аоХ+, =а (Х +КА) +аА+а где а, ао - параметры линеаризован"- ного участка реальнойФункции преобразования;А - приращение испытательного сигнала; 10К порядковый номер приращения испытательногосигнала,2. Способ по и,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что равноотстоящиезначения испытательного сигнала формируют путем последовательного суммирования испытательного сигнала,подключенного ко входу поверяемогоприбора, с сигналом, величину которого определяют блоком сравнения,например средством измерения.3, Способ по п,2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что величину приращения испытательного сигнала вначалеопределяют непосредственно поверяемымприбором, а затем суммируют с испытательным сигналом, подключенным кего входу.4,. Способ по и.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что Формирование равноотстоящих значений испытательногосигнала осуществляют путем подключения ко входу поверяемого прибора равномерно возрастающего (убывающего)испытательного сигнала и Фиксации результатов измерения через равные промежутки времени.5. Способ по п.1, о т л и ч а ю"Гщ и й с я тем, что равноотстоящиезначения испытательного сигнала осуществляют делением (умножением) начального значения испытательного сигнала, поданного на вход поверяемогоприбора, используя делители или масштабные преобразователи входного сигнала,