Регулировка, градуировка и поверка средств измерений

Техническое единообразие средств измерений достигается их регулировкой, градуировкой и поверкой.

Регулировка средств измерений — это совокупность операций, имеющих целью уменьшение основной погрешности до предельно допустимого значения путем уменьшения систематической состав­ляющей погрешности средств измерений.

Необходимость в регулировке возникает из-за несовершенства технологии изготовления средств измерений. Для выполнения регу­лировки в средствах измерений предусматривают элементы или уз­лы, изменение параметров которых обеспечивает уменьшение адди­тивной или мультипликативной погрешности. Для уменьшения ад­дитивной погрешности в составе средств измерений предусматрива­ется узел регулировки нуля, а для уменьшения мультипликативной погрешности — узел регулировки чувствительности.

При регулировке выбирают несколько точек (значений измеряе­мой величины) в пределах диапазона измерений, в которых систе­матическая погрешность путем регулировки сводится к нулю. Эти точки называют точками регулировки.

На практике в качестве точек регулировки принимают началь­ное и конечное, среднее и конечное или начальное, среднее и конеч­ное значения измеряемой величины в диапазоне измерений.

Градуировка (тарировка) средств измерений — это определение градуировочной характеристики средств измерений.

Применительно к измерительным приборам под градуировкой понимают процесс нанесения отметок на шкалы их или определение значений измеряемой величины, соответствующих уже нанесенным на шкалы отметкам, с целью составления градуировочных характе­ристик или таблиц.

При этом различают: градуировку типовых шкал, индивидуаль­ную градуировку шкалы и градуировку условной шкалы.

Градуировка типовых (печатных) шкал применяется для подав­ляющего большинства рабочих и многих образцовых измерительных приборов. Шкалы этих приборов изготовляются заранее в соответ­ствии с уравнением номинальной статической характеристики (см. § 2.5). При регулировке прибора регулировочным узлам придают значения, при которых систематическая погрешность в точках регулировки равна нулю.

Индивидуальная градуировка шкал осуществляется в тех слу-чаях, когда статическая характеристика нелинейна или близка к линейной, но систематическая погрешность изменяется в диапазоне измерений от прибора к прибору так, что регулировкой не удается уменьшить основную погрешность до пределов ее допустимых зна­чений.

В процессе индивидуальной градуировки на шкалу прибора на­носятся отметки, соответствующие положениям указателя при не­скольких наперед заданных или принятых значениях измеряемой величины, которые последовательно подаются к прибору.

Градуировка условной шкалы состоит в определении с помощью образцовых средств измерений значений измеряемой величины, со­ответствующих нескольким наперед заданным или выбранным от­меткам этой шкалы. Получаемая при такой градуировке зависи­мость представляется графиком или таблицей. Поверка средств из­мерений, т. е. определение их погрешности, выполняется при усло­виях, которые оговорены в названной нормативной документации. Причем степень необходимости ограничения условий поверки опре­деляется зависимостью показаний средства измерений от этих ус­ловий.

Общим при этом является требование, в соответствии с которым основная погрешность средства измерений должна определяться в процессе поверки при нормальных условиях.

Поверка обычно осуществляется на специальных или собранных из соответствующих средств измерений и вспомогательных уст­ройств поверочных установках.

В общем случае поверочной установкой называют измеритель­ную установку, укомплектованную образцовыми средствами изме­рений и предназначенную для поверки других средств измере­ний.

Узловым вопросом при поверке является выбор соотношения между допустимыми погрешностями образцового и поверяемого средств измерений. В общем случае это соотношение выбирают в интервале от 1:2 до 1:10. Чаще других используются соотношения 1:3 или 1:5. Соотношение 1:3 применяется в тех случаях, когда при поверке вводят поправки к показаниям образцового средства измерений, а соотношение 1:5 —когда эти поправки не вводят. Очень важным при этом является соотношение диапазонов измере­ний образцового и поверяемого средств измерений. Верхний предел измерений образцового средства измерений должен быть равен или незначительно превышать верхний предел измерений поверяемого средства измерений.

Необходимая точность образцовых средств измерений, а иногда и их типы регламентируются нормативными документами но повер­ке конкретных средств измерений. Сама операция поверки средств измерений по существу представляет собой передачу размера еди­ницы от образцовых к рабочим средствам измерений. Та же опера­ция (рис. 15.1) осуществляется при передаче размера единицы от эталонов к образцовым средствам измерений.

Для средств технологических измерений применяются следую­щие методы поверки: непосредственное сличение средства измере­ния с образцовым средством измерений того же вида; прямое изме­рение поверяемым средством измерений величины, воспроизводи­мой образцовой мерой.

При поверке измерительного прибора методом прямого измере­ния величин, воспроизводимых образцовыми мерами, значения последних выбирают равными соответствующим (чаще всего оциф­рованным) отметкам шкалы измерительного прибора.

При поверке измерительного прибора методом непосредственно­го сличения с образцовым на вход этих измерительных приборов подается поочередно несколько значений измеряемой величины (обычно соответствующих оцифрованным отметкам) и определяют разность показаний образцового и поверяемого прибора. Опреде­ление этой разности осуществляется одним из двух способов (рис. 15.2).

По первому способу путем изменения измеряемой величины устанавливают ее значение, соответствующее поверяемой отметке на шкале образцового прибора ОП (рис. 15.2, а), а по шкале пове­ряемого прибора определяют погрешность Δ.

По второму способу значение измеряемой величины устанавли­вают по шкале поверяемого прибора ПП (рис. 15.2, б), а погреш­ность Δ определяют по шкале образцово­го прибора ОП.

Первый способ удобен при автомати­зации поверочных работ. Он позволяет с помощью одного образцового прибора и одного устройст­ва, воспроизводяще­го измеряемую вели­чину, поверять сразу несколько приборов. Второй способ по­зволяет точнее, чем первый, определять погрешность, так как шкалы образцового прибора имеют большее число делений, чем шкалы поверяемого. Такое преимущество данного способа про­является только при тщательной установке указателя поверяемого прибора на оцифрованные отметки шкалы.

Рис. 15.2. Способы поверки измерительных приборов

Как при поверке измерительных приборов методом прямого из­мерения величин, воспроизводимых мерами, так и при поверке ме­тодом непосредственного сличения с образцовым прибором наи­большую, полученную во всем диапазоне измерения погрешность принимают за основную погрешность поверяемого измерительного прибора.

Для измерительных приборов, у которых нормировано значение вариации, при поверке показания снимают минимум дважды: при плавном возрастании измеряемой величины и при ее плавном убы­вании. При этом устанавливаются такие значения измеряемой вели­чины, при которых указатель подходит к соответствующей отметке шкалы с одной или с другой стороны, не переходя ее. За значение вариации принимают наибольшее значение из полученных для всех поверяемых отметок в диапазоне измерений.

Поверка измерительных преобразователей осуществляется обыч­но теми же методами, что и поверка измерительных приборов при пяти и более заранее принятых значениях измеряемой величины, равномерно распределенных по диапазону измерений.

Воспроизведение или измерение входной величины осуществля­ется соответственно образцовой мерой или образцовым измеритель­ным прибором, а для измерения выходного сигнала также исполь­зуют образцовый измерительный прибор. Результат поверки пред­ставляется погрешностью и вариацией по входу или по выходу.

Для сложных средств измерений, состоящих из нескольких взаи­мосвязанных узлов, и для измерительных систем применяют поэле­ментную или комплектную поверку.

Комплектной называют поверку, при которой средство измере­ний поверяется в целом — в полном комплекте.

Поэлементной называют поверку, при которой определяется по­грешность отдельных частей поверяемого средства измерений, а его общая погрешность определяется по найденным погрешностям этих частей.

На практике поэлементную поверку нередко проводят в сочета­нии с комплектной.

Результаты поверки для многих средств измерений представля­ются в виде протокола, который является основным документом, имеющим юридическое значение.