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.