2.8 Поверочные схемы

Обеспечение правильной передачи размера единиц физических величин (и, как следствие, обеспечение единства измерений) во всех звеньях метрологической цепи осуществляется посредством поверочных схем.

Поверочная схема – это нормативный документ, который устанавливает соподчинение средств измерений, участвующих в передаче размера единицы от эталона к рабочим средствам измерений (с указанием методов и погрешности при передаче). Различают государственные и локальные поверочные

схемы.

Рис. 2.1 Государственная схема передачи единиц измерения физических величин от эталонов к образцовым и рабочим средствам измерений

Государственная поверочная схема передачи единиц измерения физических величин от эталонов к образцовым и рабочим средствам измерений представлена на рис. 2.1.

Согласно представленной схеме (рис. 2.1) между разрядами рабочих эталонов существует соподчиненность: рабочие эталоны 1 разряда поверяются, как правило, непосредственно по вторичным эталонам, рабочие эталоны 2-го и последующего разрядов подлежат поверке по рабочим эталонам непосредственно предшествующих разрядов.

Как видно из данной схемы, рабочие средства измерений высшей точности могут поверяться по рабочим эталонам 1 разряда; рабочие средства измерений высокой точности – по рабочим эталонам 2 разряда; средней точности – по рабочим эталонам 3 разряда; нормальной точности – по рабочим эталонам 4 разряда; технические средства измерений – по рабочим эталонам 5 разряда.

Иногда при ответе на вопрос, чем отличаются рабочие эталоны от рабочих средств измерений, можно услышать от студента, что рабочие средства измерений обладают меньшей точностью по сравнению с рабочими эталонами. Данное утверждение неверно, так как главное отличие рабочих эталонов

от рабочих средств измерений заключается в том, что рабочие эталоны используются для передачи размера единиц измерений (т. е. для поверки или калибровки приборов), а рабочие средства измерений используются

непосредственно в обычных измерениях. Что же касается соотношения точности этих средств измерений, то из рис. 1.1 видно, что рабочие средства измерений высшей точности и рабочие эталоны второго разряда обладают примерно одинаковой точностью, а рабочие средства измерений высокой

точности обладают большей точностью, чем, например, рабочие эталоны пятого или четвертого разрядов.

При передаче единиц измерений следует строго придерживаться связей, указанных на рис. 2.1, в противном случае последствия могут быть очень серьезными.

2.9 Характеристики средств измерений

2.9.1 Статическая характеристика прибора

Статической называется зависимость характеристикой прибора (см. рис. 2.2)

выходной величины y от входной величины x в установившемся режиме работы (т.е. когда x и y не меняются во времени: x = const, y = const), выраженная таблично, графически или аналитически.

Рис. 2.2 Условное изображение прибора

Статическую характеристику получают следующим образом:

1) подают на вход прибора постоянное значение входного сигнала x = х₀ = const;

2) дожидаются установившегося режима работы прибора, когда его выходной сигнал y станет постоянным, т.е. когда x = const, y = const;

3) измеряют значение входного сигнала х = х₀ и выходного сигнала y = y₀, а результаты измерения записывают в таблицу (см. табл. 2.3);

4) повторяют необходимое количество раз пункты 1–3, подавая на вход различные значение входного сигнала х = x_i = const, i = 1,n .

В результате получают таблицу значений x и y (табличное выражение статической характеристики прибора). Используя данные таблицы, строят статическую характеристику в виде графической зависимости y = f (x) (графическое выражение статической характеристики прибора). Функция f (x) представляет собой аналитическое выражение статической характеристики.

Таблица 2.3

Для приборов наилучшей является линейная статическая характеристика y = kx + a, где а – постоянная; k – передаточный коэффициент, причем среди линейных статических характеристик более предпочтительны характеристики, для которых a = 0, т.е. y = kx. Самой желательной статической характеристикой прибора является y=x, получаемая при коэффициенте передачи k = 1. В этом случае искомое значение физической величины отсчитывают непосредственно по шкале прибора.

Примеры линейных и нелинейных статических характеристик приборов представлены на рис. 2.3.

Рис. 2.3 Примеры статических характеристик приборов: а − нелинейная статическая характеристика; б − линейная статическая характеристика y = kx + a; в − линейная статическая характеристика y = kx

Чувствительность S прибора представляет собой предел отношения приращения выходного сигнала к приращению входного сигнала, т.е.

Чувствительность прибора численно равна тангенсу угла наклона касательной к графику, представляющему статическую характеристику, т.е.: . (рис. 2.3). В случае линейной статической характеристики чувствительность прибора постоянна и численно равна передаточному коэффициенту k:

Чувствительность является мерой, при помощи которой сравнивают приборы для измерения одинаковых физических величин (чем выше чувствительность, тем прибор лучше).