Градуировка датчика

Градуировка датчика охватывает совокупность операций, позволяющих в графической или алгебраической форме выра­зить соотношение между значениями измеряемой величины и электрическими величинами на выходе с учетом всех дополнительных факторов, которые могут изменить выходной сигнал датчика.

Этими дополнительными факторами могут быть:

а) связанные с измеряемой величиной физические величины, к которым чувствителен датчик (знак и скорость изменения измеряемой величины, физические свойства ее материального носителя);

б) независимые от измеряемой величины физические величи­ны, воздействию которых подвержен работающий датчик и ко­торые, следовательно, могут изменять его выходной сигнал;

в) параметры окружающей среды (температура, влажность) или параметры, связанные с питанием (амплитуда и частота напряжения, необходимого для работы датчика).

Под градуировкой мер или измерительных приборов понимают операцию нанесения отметок на шкалу меры или измерительного прибора. При отсутствии шкалы под градуировкой понимают опре­деление зависимости между измеряемой величиной и соответствую­щим параметром меры или измерительного прибора.

Различают абсолютные и относительные методы градуировки акустических измерительных приборов.

В акустических измерениях чаще всего применяют приемники звукового давления, поэтому при абсолютном методе градуировки воспроизводят звуковое давление методом, позволяющим непосред­ственно оценить звуковое давление в единицах измерения (ньютон на квадратный метр), а затем вычисляют чувствительность как от­ношение напряжения, развиваемого акустическим преобразовате­лем, к известному звуковому давлению.

При относительной градуировке сравнивают чувствительности образцового и градуируемого приборов.

Поверка — совокупность действий, производимых с целью оцен­ки погрешностей мер и измерительных приборов. В первую очередь при поверке выясняют, может ли данная мера или прибор обеспе­чить необходимую точность измерения, т. е. соответствуют ли их точностные характеристики регламентированным значениям.

При поверке мер и приборов, предназначенных для применения без поправок, определяют, не выходят ли их погрешности, а также некоторые другие показатели (например, неравномерность частот­ной характеристики чувствительности преобразователей) за уста­новленные пределы и не превышают ли они допускаемые значения. При поверке мер и приборов, применяемых с учетом поправок к их показаниям, необходимо определять значения поправок. В связи с этим повышаются требования к образцовым приборам, а процесс поверки становится более трудоемким.

Основной погрешностью прибора называют погрешность, оп­ределяемую при «нормальных» условиях. Под нормальными усло­виями, при которых должна проводиться поверка, понимают, как правило, температуру 20±5°С, атмосферное давление 750 ±30 мм рт. ст. и влажность 65 ±15%.

Допустимые отклонения от нормальных условий при проведе­нии поверки указывают в стандартах на поверку, методических указаниях, технических условиях и других нормативных докумен­тах.

Существуют следующие основные способы поверки: непосред­ственное сличение; компарирование; поверка по образцовой мере;

измерение поверяемым прибором величин, воспроизводимых мерой.

Для более сложных измерительных приборов, состоящих из ря­да взаимосвязанных элементов, различают комплектную и поэле­ментную поверки.

Поверка путем непосредственного сличения поверяемой и образ­цовой мер или поверяемого и образцового приборов, без примене­ния компарирующих или каких-либо других промежуточных прибо­ров применяется довольно широко. В основе такой поверки лежит одновременное измерение одной и той же величины поверяемым и образцовым приборами. При поверке необходимо тщательно сле­дить за тем, чтобы оба прибора измеряли действительно одно и то же значение величины.

В стандартах и методических указаниях по поверке указывают условия, обеспечивающие идентичность измеряемых величин пове­ряемым и образцовым приборами.

Поверку путем непосредственного сличения применяют, как правило, для менее точных мер и измерительных приборов. Для более точной поверки используют те или иные компарирующие при­боры. Сам по себе компаратор не содержит образцовых мер или образцовых приборов. Тем не менее, точность поверки мер и при­боров зависит от ряда метрологических характеристик компари­рующих приборов. Наиболее часто применяемыми компараторами являются образцовые весы различных разрядов (при поверке гирь), мосты переменного и постоянного тока (при Сличении мер сопро­тивления, индуктивности и емкости), потенциометры (при сличе­нии приемников и излучателей звука, мер сопротивления и э. д. с. нормальных элементов), а также компараторы (для точных сличе­ний мер длины).

К метрологическим характеристикам компарирующих прибо­ров, применяемых для поверки, предъявляют ряд требований. Об­щее требование относится к чувствительности компаратора и состо­ит в том, что компарирующий прибор должен быть настолько чув­ствительным, чтобы с его помощью можно было обнаружить изме­нение измеряемой величины, не превышающее значение погрешно­сти образцовой меры. Например, излучатель создает звуковое давле­ние 100 н/м² с погрешностью 10 н/м². Для его поверки допустимо использовать образцовый прибор ИЗД, измеряющий звуковое дав­ление с погрешностью не более 3 н/м². При этом показывающий прибор ИЗД должен иметь шкалу с делениями не более, чем через 3 н/м². Поверка мер с помощью компарирующих приборов может обес­печить очень высокую точность. В частности, сличение образцовых мер с эталонами, эталонов вторичных с первичными проводится с применением компарирующих приборов.

Процесс поверки измерительных приборов по образцовым ме­рам сводится или к измерению величины, воспроизводимой образ­цовой мерой, или к измерению некоторой величины, которая од­новременно сопоставляется с образцовой мерой. Например, шумомер можно поверять методом градуированного излучателя. Погреш­ность шумомера определяется разностью между его показаниями и значением звукового давления, воспроизведенного излучателем.

Когда можно использовать многозначную образцовую меру или набор образцовых мер, удобнее изменять значение образцовой ме­ры (или комплекта образцовых мер) до тех пор, пока указатель прибора не установится на необходимой отметке. Например, при поверке омметра его зажимы соединяют с магазином сопротивления, на котором набирают некоторое значение сопротивления, наблю­дая при этом за указателем омметра. Когда указатель установится на требуемой отметке, по шкале магазина сопротивления определя­ют действительное значение сопротивления, соответствующее этой отметке.

Примером параллельного измерения некоторой величины при помощи поверяемого прибора и образцовой меры может служить поверка в тракте измерения вибраций на вибростенде с оптическим отсчетом амплитуды колебаний стенда. Под действием колебаний показывающий прибор поверяемого тракта устанавливается на оп­ределенной отметке. Одновременно колебания измеряются оптиче­ской системой.

Перечисленные выше способы поверки являются комплектны­ми, при которых прибор поверяют в целом, в полном комплекте всех его составных частей. Об его пригодности судят на основании изме­рений известных или параллельно измеряемых величин. Прибор работает при этом так, как он работал бы при его практическом применении. Однако иногда целесообразно проводить поверку по­элементно.

Поэлементной называют поверку прибора, при которой измеря­ют параметры отдельных его частей с последующим вычислением действительных значений измеряемой величины. Она применяется тогда, когда закономерности взаимодействия отдельных частей при­бора точно известны и возможности посторонних влияний на его показания исключены или эти влияния поддаются точному учету и тогда, когда комплектная поверка очень трудоемка или сложно подобрать образцовые меры для поверки прибора при большом разнообразии его показаний.

На практике поэлементную поверку нередко проводят в соче­тании с комплектной.

Несмотря на то, что компарирующие приборы отдельно без об­разцовых мер непригодны для измерения, тем не менее они всегда рассматриваются как измерительные приборы и подлежат поверке. Так как компарирующие приборы не дают показаний, выраженных в тех или иных единицах, это обусловливает специфические особен­ности их поверки. Задача, которая ставится при поверке, сводится к выявлению тех погрешностей, которые может внести в измерение компарирующий прибор при различных условиях измерений. Компарирующий прибор чаще всего поверяют поэлементно. В связи с тем, что компарирующий прибор является прибором, устанавли­вающим определенное отношение между значением измеряемой величины и значением меры, в первую очередь подлежит поверке правильность воспроизведения этого отношения в приборе. Пра­вильность отношения плеч можно определять путем пробных сли­чений двух мер с известными значениями или путем измерения от­дельных элементов, образующих плечи компаратора.

В поверочной практике под поверкой понимают совокупность операций как по определению погрешностей, так и по проверке исправности средств измерений, а также и внешний осмотр прибора.

Поверка исправности прибора позволяет убедиться в отсутствии причин, которые могут нарушить нормальные действия средств из­мерений или увеличить их погрешности.

Внешний осмотр меры или прибора в большинстве случаев яв­ляется очень существенной операцией, так как при нем можно об­наружить кажущиеся на первый взгляд незначительными дефекты, снижающие надежность прибора, предназначенного для эксплуа­тации в течение длительного времени.

После государственной поверки выдается соответствующее сви­детельство, которое в ряде cлучаев заменяется наложением госу­дарственного поверительного клейма.

В свидетельстве указывают точное наименование, завод-изгото­витель и заводской номер прибора. Кроме того, там же указывают важнейшие типовые характеристики, в том числе принцип дейст­вия, пределы измерения или номинальные значения измеряемой ве­личины, класс точности с указанием государственного стандарта, которым установлены классы точности для данного вида приборов или мер. Если класс точности не установлен, указывают предель­ную допускаемую погрешность. Наконец, приводят конкретные ре­зультаты поверки данного прибора или меры в виде таблиц погреш­ностей, поправок или действительных значений.