Организация рабочего места при поверке МЭД, измерении вольтметром и цифровом измерителе

0

 КУРСОВАЯ РАБОТА  

Организация рабочего места при поверке МЭД, измерении вольтметром и цифровом измерителе

 

Содержание

 

 Введение

3

1 Поверка манометра типа МЭД

4

1.1 Классификация манометров

4

1.2 Общие сведения о манометре МЭД

6

1.3 Поверка манометра МЭД в комплекте с вторичным прибором ЭПИД

7

2 Электрические измерения вольтметром

9

2.1 Некоторые сведения о вольтметрах

9

2.2 Объект измерения и выбор средств измерений

12

2.3 Погрешности измерений, обусловленные различными факторами для вольтметра электродинамической системы

 

13

2.3.1 Погрешность, обусловленная сопротивлением используемого средства измерения

 

13

2.3.2 Погрешность, обусловленная величиной напряжения  

14

2.3.3 Погрешность, обусловленная частотой переменного тока

15

2.3.4 Погрешность, обусловленная родом тока

15

2.4 Устройство вольтметра

17

2.5 Допускаемые перегрузки

18

2.5.1 Длительные перегрузки

18

2.5.2 Кратковременные перегрузки

19

3 Измеритель цифровой ЦР 8001

20

3.1 Технические данные и инструкция по эксплуатации прибора ЦР 8001

20

3.1.1 Техническое описание

20

3.1.2 Технические характеристики

21

3.1.3 Комплектность  

22

3.2 Устройство и работа 8001

24

3.3 Указание мер безопасности

24

3.3.1 Техническое обслуживание

25

4 Разработка рабочего места при работе с измерительными приборами

26

Заключение

30

Список использованных источников

31

 

  

Введение

 

Важнейшими проблемами стоящими перед нашей страной, являются повышение качества выпускаемой продукции, ресурсосбережение, охрана окружающей среды. Успешное их решение во многом зависит от уровня метрологии. Это связано в первую очередь с тем, что измерения - единственный способ получения количественной информации о величинах, характеризующих те или иные явления и процессы в любой отрасли знания и производства.

Оценка точности производимых измерений, то есть качество этой информационной продукции, имеет как теоретическое, так и прикладное значение - сложная задача, и решение её лежит в сфере метрологического обеспечения.

Основной задачей измерений является получение информации о значениях физической величины в виде некоторого числа принятых для неё единиц. Качество измерений характеризуется точностью, достоверностью, правильностью, сходимостью и воспроизводимостью измерений, а также размером допускаемых погрешностей.

 

 

           1 Поверка манометра типа МЭД

 

Основной задачей измерений является получение информации о значениях физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц. Качество измерений характеризуется точностью, достоверности, правильностью, сходимостью и воспроизводимости измерений, а также размером допускаемых погрешностей.

Прибор для измерения давления – манометр согласно ГОСТу 8.271 – 77, манометр – измерительный прибор или измерительная установка для измерения давления или разности давлений.

 

1.1 Классификация манометров

 

 

Существуют следующие виды манометров:

  • манометр абсолютного давления - это манометр для измерения давления, отсчитываемого от абсолютного нуля.
  • барометр - это манометр абсолютного давления для измерения давления околоземной атмосферы. Барометр с непрерывной записью показаний называется барографом.
  • манометр избыточного давления - это манометр для измерения разности между абсолютным давлением, большим абсолютным давлением окружающей среды, и абсолютным давлением окружающей среды. В большинстве случаев абсолютным давлением окружающей среды является атмосферное давление. Манометр избыточного давления в газовых средах с верхним пределом измерения не более 40000 Па (4000 кгс/с2) называется напоромером.
  • вакууметр - манометр для измерения давления разреженного газа. Вакууметр для измерения давленияразреженного газа с верхним пределом измерения не более 40000 Па (4000 кгс/с2) называется тягомером.
  • мановакуумметр - манометр для измерения избыточного давления и давления разреженного газа. Мановакуумметр для газовых сред с верхним преде-лом измерения не более 20000 Па (2000 кгс/см2) называется тягонапоромером.
  • дифференциальный манометр - манометр для измерения разности двух давлений. Дифманометр с верхним пределом измерения не более 40000 Па (4000 кгс/с2) называется микроманометром.
  • измерительный преобразователь давления - первичный измерительный преобразователь, воспринимающий непосредственно измеряемое давление и преобразующий его в другую физическую величину.
  • измеритель парциальных давлений - манометр для измерения давления, которое оказывал бы один из газов, входящих в газовую смесь, если бы из неё были удалены остальные газы, при условии сохранения первоначального объёма и температуры.

Виды манометров по принципу действия:

  • жидкостный манометр - манометр, принцип действия которого основан на уравновешивании измеряемого давления или разности давлений, давлением столба жидкости.
  • U-образный манометр - жидкостный манометр, состоящий из сообщающихся сосудов, в которых измеряемое давление определяют по одному или нескольким уровням жидкости.
  • компрессионный манометр - жидкостный манометр, в котором для измерения абсолютного давления разреженного газа последний подвергается предварительному сжатию ртутью.
  • колокольный манометр - манометр, давление в котором определяется по перемещению колокола, погружённого в жидкость, или развиваемой им силы от измеряемого давления.
  • кольцевой манометр - дифференциальный манометр, измеряемая разность давлений в котором определяется по углу поворота кольцевого корпуса или по моменту силы, создаваемому подвешенным к корпусу грузом.
  • грузопоршневой манометр - манометр, принцип действия которого основан на уравновешивании измеряемого давления давлением, создаваемым весом поршня с грузоприёмным устройством, и грузов с учётом сил жидкостного трения.
  • деформационный манометр - манометр, принцип действия которого основан на зависимости деформации чувствительного элемента или развиваемой им силы от измеряемого давления.
  • мембранный манометр - деформационный манометр, в котором чувствительным элементом является мембрана или мембранная пробка.
  • сильфонный манометр - деформационный манометр, в котором чувствительным элементолм является сильфон.
  • трубчато-пружинный манометр - деформационный манометр, в котором чувствительным элементом является трубчатая пружина.
  • манометр с вялой мембраной - деформационный манометр, в котором измеряемое давление воспринимается вялой мембраной и преобразуется в силу, уравновешиваемую дополнительным устройством.
  • электрический манометр - манометр, принцип действия которого основан на зависимости электрических параметров преобразователя давления от измеряемого давления.
  • пьезоэлектрический манометр - электрический манометр, принцип действия которого основан на зависимости электрического сопротивления чувствительного элемента от измеряемого давления.
  • манометр сопротивления - электрический электрический манометр, принцип действия которого основан на зависимости электрического сопротивления чувствительного элемента от измеряемого давления.
  • ионизационный манометр, электрический манометр, принцип действия которого основан на зависимости тока положительных ионов, образованных в результате ионизации молекул разреженного газа, от измеряемого давления.
  • электрический ионизационный манометр - ионизационный манометр, в котором ионизация газа осуществляется электронами, ускоряемыми электрическим полем.
  • магнитный электроразрядный манометр - ионизационный электрический манометр, принцип действия которого основан на зависимости тока электрического разряда в магнитном поле от измеряемого давления.
  • радиоизотопный манометр - ионизационный манометр, в котором для ионизации газа применяют излучение радиоизотопных источников.
  • тепловой манометр - электрический манометр, принцип действия которого основан на зависимости теплопроводности разреженного газа от давления.
  • термопарный манометр - тепловой манометр, в котором использована зависимость т.э.д.с. термопары от измеряемого давления.
  • вязкостный манометр - электрический манометр, принцип действия которого основан на зависимости вязкости разреженного газа, определяемой движением в нём твёрдого тела, от измеряемого давления.

Сигнализатор давления - средство контроля, начинающее или прекращающее выдавать выходной сигнал при достижении заданного давления.

 

1.2 Общие сведения о манометре МЭД

 

Манометр МЭД с электрической передачей показаний на расстояние предназначен для дистанционного измерения, записи и регулирования избыточного давления или разрежения нейтральных некристаллизирующихся жидких или газообразных сред, не вызывающих разрушение материала чувствительного элемента. Именно эти среды и являются объектом измерения (ОИ) для СИ типа МЭД.

                  Рисунок 1 – Схема манометра

 

 

Принцип действия прибора основан на преобразовании упругой деформации одновитковой трубчатой пружины в электрический сигнал, передаваемый индукционным датчиком на вторичный прибор.

Измеряемое давление или разрежение через штуцер 1 (Рисунок 3.1) подводится к трубчатой пружине 2, закреплённой в держателе открытым концом, и деформирует её. Закрытый конец пружины перемещается и передвигает связанный с ним сердечник 3 индукционного датчика 4. Измеряемая величина давления, преобразованная в индукционном датчике в электрический сигнал, передаётся на вторичный прибор. Индукционный датчик представляет собой электрическую катушку со свободно перемещающимся сердечником, помещённую в экране.

Экран и сердечник изготовлены из мегнитномягкого материала, катушка имеет первичную обмотку, питаемую током от силового трансформатора вторичного прибора, и вторичную обмотку, состоящую из двух секций с одинаковым числом витков, электрически включённых навстречу друг к другу. Для подключения датчика к линии связи на задней стороне корпуса имеется штепсельный разъём.

В показывающих приборах имеется ещё и передаточный механизм, преобразующий перемещение свободного конца трубчатой пружины 2 в поворот стрелки по шкале.

Прибор типа МЭД поставляется в комплекте с вторичным электрическим дифференциально-трансформаторным прибором типа ЭПИД.

Указанные приборы можно применять во взрывобезопасных помещениях, при температуре окружающей среды 0-50 оС  относительной влажности не свыше 80 %. Основная погрешность не более ± 2,5 %.

Питание МЭД осуществляется со стороны вторичного прибора, потребляемая мощность которого составляет 75 Вт.

 

1.3 Поверка манометра МЭД в комплекте с вторичным прибором ЭПИД

 

При проведении поверки должны быть выполнены следующие операции:

  • внешний осмотр;
  • опробование;
  • определение погрешности манометра.

При проведении поверки следует использовать средства поверки, перечисленные ниже:

- манометр типа МЭД;

- прибор ЭПИД;

- образцовый манометр (со шкалой аналогичной прибору) МЭД;

- гидравлический пресс.

При проведении поверки должны быть соблюдены следующие условия:

  • температура воздуха в помещении при поверке манометра должна быть 20±5 оС, при скорости изменения её не более 0,3 оС/ч;
  • измерние температуры воздуха в помещении должно производиться на расстоянии не более 0,5м от поверхности стола, на котором установлены приборы;
  • относительная влажность окружающего воздуха должна быть от 30 до 80 %;
  • стол поверяемого и образцового манометров должен иметь основание, исключающее влияние тряски и вибрации;
  • рабочая среда по паспорту.

Внешний осмотр:

а) выдержка под давлением Рmax 1-2 минуты (образцовые - 5 минут);

б) товарный знак предприятия-изготовителя;

в) наименование и тип прибора;

г) порядковый номер манометра по системе нумерации предприятия-изготовителя;

д) год выпуска.

Устанавливается указатель на нулевую отметку. Определяются погрешности и вариации показаний. Выбирается число поверяемых отметок шкалы:

а) шкалы - 0,02; 0,5; 0,6 - не менее 8 отметок;

б) шкалы - 1,0; 1,5; 2,5 - не менее 5 отметок;

в) шкалы - 4,0; 6,0 - не менее 3 отметок.

Поверка выполняется путём сравнения показаний, снятых по шкале вторичного прибора ЭПИД, с показаниями образцового манометра, установленного на гидравлическом прессе.

Поверка производится не менее чем в пяти точках, расположенных равномерно по шкале прибора. Отсчёт показаний в каждой точке выполняется дважды, сначала при увеличении давления (прямой ход), затем при его уменьшении (обратный ход). При достижении предельной точки шкалы прибор выдерживается в течении 5 минут, после чего производится проверка показаний в тех же точках в обратном порядке.

Прежде чем приступить к поверке прибора, необходимо прогреть ЭПИД в течении 10-15 минут. После этого производят проверку установки электрического нуля путём нажатия контрольной кнопки на приборе ЭПИД "контроль", при этом стрелка прибора должна установиться против контрольного индекса, который соответствует приблизительно 70 % верхнего предела шкалы.

 

 

 

2 Электрические измерения вольтметром

 

Вольтметр – измерительный прибор непосредственного отсчета для определения напряжения или ЭДС в электрических цепях. Подключается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии.

Принцип работы цифровых измерительных приборов основан на дискретном и цифровом представлении непрерывных измеряемых величин. Схема цифрового вольтметра состоит из входного устройства, АЦП, цифрового отсчетного устройства и управляющего устройства.

Входное устройство содержит делитель напряжения; в вольтметрах переменного тока оно включает в себя также преобразователь переменного тока в постоянный.

АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровой, представляемый цифровым кодом. Процесс аналого – цифрового преобразования составляет сущность любого цифрового прибора, в том числе и вольтметра.

Цифровое отсчетное устройство измерительного прибора регистрирует измеряемую величину. Управляющее устройство объединяет и управляет всеми узлами вольтметра. 

 

        2.1 Некоторые сведения о вольтметрах

 

    Квалифицируют вольтметры по следующим признакам:

    По принципу действия:

  • электродинамический
  • электростатический
  • магнитоэлектрический и т.д.

    По месту применения:

  • лабораторные
  • цеховые
  • полевые и т.д.

       По степени точности:

  • сверхточные
  • точные
  • грубые

       По числу диапазонов:

  • однопредельные
  • многопредельные

 

Для приборов, предназначенных для измерения двух величин - тока и напряжения (многофункциональные приборы), а также с двумя и более диапазонами измерения или с многорядными шкалами допускается установка двух и более классов точности.

В многопредельных вольтметрах используют несколько добавочных резисторов. Поэтому многопредельные вольтметры снабжают переключателем диапазонов или несколькими входными зажимами.

Вольтметры делятся на электронные (рисунок 1.1) и цифровые (рисунок 1.2). К электронным вольтметрам относятся: постоянного тока, переменного тока, универсальные, импульсные, селективные. К цифровым вольтметрам относятся: времяимпульсные, интегрирующие, вольтметры амплитуды импульсов.

Вольтметры постоянного тока. Последовательное соединение делителя напряжения и усилителя является характерной особенностью построения всех электронных вольтметров. Такая структура позволяет делать вольтметры высокочувствительными и многопредельными за счёт изменения в широких пределах их общего коэффициента преобразования.

Вольтметры переменного тока. Такие вольтметры состоят из преобразователя переменного напряжения в постоянное, усилителя и магнитоэлектрического измерительного механизма.

Универсальные вольтметры. Такие вольтметры предназначены для измерения напряжений постоянного и переменного токов.

Импульсные вольтметры. Для измерения амплитуды импульсных сигналов различной формы применяют импульсные вольтметры. Особенности работы импульсных вольтметров определяются малой длительностью измеряемых импульсов и значительной скважностью.

Селективные вольтметры. Такие вольтметры предназначены для измерения действующего значения напряжения в некоторой полосе частот или действующего значения отдельных гармонических составляющих измеряемого сигнала.

Время-импульсные вольтметры. В этих вольтметрах измеряемое напряжение предварительно преобразуется во временной интервал путём сравнения с линейно-изменяющимся напряжением.

Интегрирующие вольтметры. В этих приборах измеряемое напряжение сначала интегрируется за определённое время, т. е. преобразуется в пропорциональное напряжение на выходе интегратора. Затем на втором шаге напряжение преобразуется в пропорциональный временной интервал путём возврата интегратора в исходное состояние с постоянной скоростью.

Вольтметры амплитуды импульсов. Принцип действия этих приборов заключается в том, что амплитуда импульса преобразуется во временной интервал, который изменяется.

Промышленностью выпускаются переносные вольтметры типа       МПП-054 и щитовые показывающие приборы двух типов: с профильной шкалой МПЩПр-54 и с плоской шкалой МПЩПл. Кроме того, выпускаются вольтметры для записи температуры на диаграммной ленте МСЩПр и регулирующий типа МР.

В зависимости от применяемых термопар вольтметры имеют следующие градуировки:

ХК - для хромель-копелевых термопар;

ХА - для хромель-алюмелевых термопар;

ПП - для платинородий-платиновых термопар.

Помимо этого, выпускаются вольтметры с градуировками для радиационных пирометров и газоанализаторов.

Переносные электроизмерительные приборы подразделяются на две группы: приборы непосредственной оценки и приборы сравнения.

Рисунок 1.1 - Электронный вольтметр

Рисунок 1.2 - Цифровой вольтметр

Согласно ГОСТ 16263–70 «Метрология. Термины и определения». "Измерение – это нахождение значения физической величены опытным путем с помощью специальных технических средств". Существуют прямые и косвенные измерения.

Прямые измерения - это искомое значение величины, которое находят непосредственно из опытных данных.

Косвенные измерения – измерения, при которых искомые значения величин находят на основании известных зависимостей между этой величиной и величинами, полученными прямыми измерениями.

Первая группа приборов позволяет получить результат измерения непосредственно на шкале прибора по положению стрелки для стрелочных приборов или в цифровой форме для цифровых приборов.

Основным отличием цифровых приборов с точки зрения потребителя является форма отсчёта. Если в стрелочных приборах отсчёт снимается по положению указателя относительно шкалы, то в цифровых приборах измеряемая величина отсчитывается прямо в цифровой форме.

Предельные измерения вольтметров выбирают из ряда:

 

U = a·10n,                                                              (1)

 

где a - одно из чисел: 1; 1,25; 1,5; 2; 2,5; 3; 4,5; 6; 7,5; 8;

      n - любое целое число или нуль.

Классы точности вольтметров.

0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5.

 

 

        2.2 Объект измерения и выбор средств измерений

 

        Средство измерений – это техническое средство, используемое при измерениях и  имеющее нормированные метрологические свойства. От правильности выбора средства измерения зависит правильное определение значения измеряемой величины в процессе измерения.

Выбор средства измерения в данной лабораторной работе зависит от следующих причин:

  • величины напряжения;
  • рода напряжения;
  • степени точности измерения;
  • полей допусков.

Будем использовать вольтметр с пределами измерений от 0 до 250 вольт, т.к. измеряемая величина напряжения должна находится в этом диапазоне измерений.

В зависимости от рода тока (переменного или постоянного) можно использовать вольтметры двух типов: магнитоэлектрической или электродинамической системы. Мы будем использовать вольтметр электродинамической системы, т.к. наибольшее распространение для измерения на постоянном токе получили приборы магнитоэлектрической системы, а для измерения на переменном токе приборы электродинамической системы.

Объектом измерения в данной работе будет измерение напряжения в электрической цепи.

Измерение проводится следующим образом:

а)  изобразить в отчёте схематически электрическую цепь;

б)  занести в отчёт значения величин, используемых в данной цепи;

в)  произвести необходимое число измерений;

г)  дать заключение о правильности каждого измерения;

д) измерения проводятся с целью:

  • индикаторного определения наличия напряжения и его примерной величины;
  • нормируемое определение величины напряжения и определение величины точности и погрешности при измерениях;

е) определить наибольшее отклонение для самого точного измерения.

Для выполнения данной работы необходимо такое средство измерения как вольтметр. Вспомогательными средствами являются провода, сопротивления и источник напряжения.

 

 

2.3 Погрешности измерений, обусловленные различными факторами для вольтметра электродинамической системы

 

Электродинамический прибор – это прибор, действие которого основано на взаимодействии магнитного поля, обусловленного током подвижной катушки, с магнитным полем, обусловленным током в одной или более неподвижных катушках (ГОСТ 30012.1-93).

Выбор средств измерений определяется измеряемой величиной, принятым методом измерения и требуемой точностью результата наблюдения. Измерения с применением средств измерений с недостаточной точностью малоценны. Применение же точных средств измерений экономически не выгодно. При этом необходимо учитывать диапазон средств измерений, условия измерений, эксплуатационные качества и их стоимость. Основное внимание уделяют погрешности средств измерений, то есть соблюдение условия.

Одной из основных характеристик электроизмерительного прибора является его погрешность, которая характеризует точность прибора.

Различают два вида погрешностей приборов: основные и дополнительные. Основная погрешность - это погрешность, свойственная прибору при нормальных условиях эксплуатации.

Если условия работы прибора отличаются от нормальных, то прибор может иметь дополнительные погрешности. Выражаются основные и дополнительные погрешности в процентах от конечного значения рабочей части шкалы и в процентах от суммы конечных значений.

Основную погрешность в процентах для каждой выбранной отметки шкалы рассчитывают по формуле (3.1):

 

γо = ,                                                  (2)

где AF - нормирующее значение;

       BR - значение возбуждения;

       BX - отметка шкалы.

Опишем некоторые основные погрешности.

 

2.3.1  Погрешность, обусловленная сопротивлением используемого средства измерения

 

Измерения напряжений всегда сопровождаются погрешностью, обусловленной сопротивлением используемого средства измерения. Включение в исследуемую цепь средства измерения искажает режим этой цепи. Например, в цепи, представленной на рисунке 3, при включении вольтметра, имеющего сопротивление R  , для измерения напряжения между точками   а и  b режим  цепи  тоже  нарушается,  так  как  вместо напряжения U   =U R  /(R  +R  ), которое было в схеме до включения вольтметра, после его включения напряжение

 

 

 

Рисунок 2.1– Схема цепи включения вольтметра

 

Погрешность   U тем больше, чем меньше сопротивление вольтметра.

Косвенным показателем сопротивления средств измерений, является мощность, потребляемая средством измерения из цепи, в которой производится измерение. Мощность, потребляемая вольтметром, определяется выражением (3.1):

     

P  =U/R ,                                                      (2.1)

 

где U  – напряжение, измеряемое вольтметром;

       R  - внутреннее сопротивление вольтметра.

Следовательно, погрешность от искажения режима цепи при измерении напряжения, тем меньше, чем меньше мощность, потребляемая средством измерения из цепи, где производится измерение. Из средств измерений, используемых для измерения напряжений, наименьшим потреблением мощности из цепи измерений обладают компенсаторы (потенциометры), электронные и цифровые приборы. Среди электромеханических приборов наименьшую мощность потребляют магнитоэлектрические и электростатические приборы. 

 

     2.3.2Погрешности, обусловленные величиной напряжения

 

 Диапазон измеряемых напряжений весьма широк. Для измерений напряжений в широком диапазоне значений отечественной промышленностью выпускаются различные средства измерений, обеспечивающие возможность измерений в определённых поддиапазонах. Средства измерения напряжений делают, как правило, многопредельными. Для расширения пределов измерений напряжения используют делители напряжения, добавочные резисторы и измерительные трансформаторы напряжения. Наиболее обеспеченным средством измерений является поддиапазон средних значений (ориентировочно для напряжений – от единиц милливольт до сотен вольт). Именно для этого поддиапазона созданы средства измерений с наименьшей погрешностью измерений напряжений, так как при измерении малых и больших напряжений возникают дополнительные трудности.

При измерении малых напряжений эти трудности обусловлены термо-ЭДС в измерительной цепи, резистивными и ёмкостными связями измерительной цепи с посторонними источниками напряжения, влиянием внешнего магнитного поля, шумами элементов измерительной цепи и другими причинами.

При измерении больших напряжений возрастают требования к качеству изоляционных материалов, применяемых в средствах измерений, как для уменьшения погрешностей, так и для обеспечения безопасности обслуживающего персонала. Например, если для расширения пределов измерений используется делитель напряжения, то с увеличением измеряемого напряжения сопротивление делителя нужно увеличивать. При измерении больших напряжений сопротивление делителя может оказаться сравнимым с сопротивлением изоляции, что приведёт к погрешности деления напряжения и, следовательно, к погрешности измерений.

 

2.3.3 Погрешность, обусловленная частотой переменного тока

 

Всем средствам измерений переменных напряжений присуща частотная погрешность, обусловленная изменением сопротивлений индуктивных и ёмкостных элементов средств измерений с изменением частоты, потерями на перемагничивание ферромагнитных материалов, потерями на вихревые токи в металлических деталях средств измерений, влиянием паразитных индуктивностей и ёмкостей (на высоких частотах). Эти причины не позволяют получить одинаковую точность измерений во всём указанном диапазоне частот. В документации на средства измерений переменных напряжений обязательно указывается область частот, в которой гарантируется определённая точность измерений данным средством. Увеличение погрешности измерений с ростом частоты является общей закономерностью для средств измерений напряжений. При измерениях на частотах ниже 20 Гц появляются свои трудности, обусловленные недостаточной инерционностью подвижной части электромеханических приборов. Поэтому для измерения напряжения инфранизких частот требуются специальные устройства усреднения                         (интегрирования) измеряемых величин, где функцию интегрирования выполняет термоэлектрический преобразователь.

 

            2.3.4 Погрешность, обусловленная родом тока

 

Наивысшая точность измерений постоянного напряжения определяется точностью государственных эталонов единицы электродвижущей силы        (ГОСТ 8.027-89).

Для измерений весьма малых напряжений используют электрометры и фотогальванометрические приборы. Для измерения больших постоянных напряжений используют магнитоэлектрические и электростатические вольтметры. Электродинамические вольтметры редко используют для технических измерений напряжений в цепях постоянного тока. Их чаще применяют в качестве образцовых приборов при поверке средств измерений более низкого класса точности. В основу измерений переменных напряжений положен государственный специальный эталон, воспроизводящий напряжение 0,1-10 В в диапазоне частот 20 – 3*10 Гц.

 

Таблица 2.1 – Некоторые факторы влияющие на напряжение

 

 

Нормальное условие, если не установлено иное

 

Допускаемые отклонения нормального значения

 

Температура окружающего воздуха,  оС

 

23

 

2

Относительная влажность воздуха, %

 

 

-

 

Частота измеряемой величины переменного тока, Гц

 

 

2 % нормального значения или   1/10 рабочей области для частоты выбирая меньшее из значений

 

 

Источниками основной погрешности прибора будут:

  • ограниченная точность образцовых мер и приборов, по которым градуировался данный прибор;
  • погрешности, возникающие при градуировке прибора;
  • изменение градуировки прибора вследствие старения входящих в прибор детелей и сопротивлений.

 

Источниками дополнительных погрешностей могут быть:

  • температурная погрешность;
  • погрешность от неуравновешенности;
  • погрешность от влияния внешних магнитных полей.

 

 

 

 

2.4 Устройство вольтметра

 

 Рисунок 2.2 - Схема включения вольтметра

 

Для того чтобы измерить падение напряжения на нагрузке, необходимо включить вольтметр параллельно нагрузке.

Для вольтметров с добавочным сопротивлением важно иметь возможно меньший ток потребления, с тем чтобы снизить до минимума мощность, выделяемую в добавочном сопротивлении.

Электромагнитный вольтметр состоит из электромагнитного измерительного механизма и включённого последовательно добавочного резистора со стабильным сопротивлением, предназначенного для обеспечения необходимого диапазона измерений.

В показывающем электроизмерительном приборе можно выделить две части: измерительный механизм и электрическую схему (рисунок 2.3).

 

 

 

Рисунок 2.3 - Схема показывающего электроизмерительного прибора

 

Измерительный механизм - это совокупность деталей, предназначенных для преобразования подведённого к нему электрического тока или напряжения в перемещение указателя относительно шкалы.

Электрическая схема прибора - это совокупность электрических сопротивлений, переключателей и иных электрических элементов, соединённых определённым способом электрическими проводами, предназначенных для преобразования полного тока или напряжения, подведённого к прибору в ту его часть, которая непосредственно воздействует на измерительный механизм.

Изменение верхних пределов измерений осуществляется путём подключения различных добавочных резисторов, а также с помощью измерительных трансформаторов напряжения.

Угол отклонения подвижной части электромагнитного вольтметра:

 

,                                              (2.2)

 

где Z - полное сопротивление цепи вольтметра, т. е. сопротивлений катушки и добавочного резистора.

Шкала электромагнитного вольтметра в пределах 25-100 % обычно равномерна, что достигается подбором формы сердечника.

В электромагнитных вольтметрах при изменении температуры возникает температурная погрешность, обусловленная изменением сопротивления цепи вольтметра. В вольтметрах с малым верхним пределом измерений температурная погрешность может достигать больших значений.

Требования к конструкции:

  • верхний предел диапазона измерения прибора предпочтительно следует выбирать из ряда следующих числовых значений или их десятичных кратных и дольных значений: 1; 1,2; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 7,5; 8.
  • значения полного сопротивления калиброванных приборов не должно превышать 70 мОм при нормальной температуре. Значение сопротивления провода не должно отличаться более чем на 10% с установленного значения нормальной температуры.

 

     

                2.5 Допускаемые перегрузки

 

                2.5.1 Длительные перегрузки

 

Приборы вместе со своей невзаимозаменяемой частью, должны выдерживать длительные перегрузки равные 120% верхнего предела электрической входной величины, в течении двух часов.

После снятия перегрузки сумма временного и некоторого постоянного остаточного отклонения от нулевой отметки не должна превышать 1% длины шкалы.

После остывания до нормальной температуры приборы вместе со своими невзаимозаменяемыми вспомогательными частями, если такие имеются, должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к приборам данного класса точности; при этом перегрузку не следует повторять.

Испытания на длительную перегрузку не следует проводить при нормальных условиях.

Методика выполнения:

  • измеряют и записывают длину шкалы в единицах длины;
  • устанавливают на нуль и прикладывают перегрузки;
  • уменьшают возбуждение до нуля при простукивании. Немедленно измеряют и записывают отклонение указателя от нуля в единицах длины шкалы;
  • приблизительно через два часа после выполнения действий по перечислению устанавливают на нуль и повторяют определение основной погрешности.

 

Приборы вместе с их невзаимозаменяемыми вспомогательными частями, если такие имеются, должны выдерживать кратковременные перегрузки.

Значения тока и напряжения кратковременной перегрузки должны быть равны произведению соответствующего коэффициента, приведённого в таблице 2.2, и значение верхнего предела электрической входной величины, если изготовителем не установлены иные значения.

 

Таблица 2.2 - Кратковременные перегрузки

Обозначе-ние класса точности

Коэффици-ент напряжения

Число перегрузок

Длительность каждой перегрузки, с

Интервал между последовательны-ми перегрузками, с

0,05 - 0,5

2

5

0,5

15

1 – 3

3 - 5

2

9

0,5

60

2

1

5

-

 

 

 

3 Измеритель цифровой ЦР 8001

      

ЦР 8001 – высокоточный электронный микропроцессорный измерительный прибор, позволяющий автоматически регулировать и поддерживать на заданном уровне температуру объекта.

Измерители предназначены для измерения температуры и переключения двух электрических цепей при заданной температуре.

Измерители работают в комплекте с термопарами ТХА, ТХК или термопреобразователями сопротивления ТСМ – 50М. Измерители выполнены в пластмассовом корпусе двух исполнений, предназначенных для встраивания в щиты или другие устройства.

           

          3.1 Технические данные и инструкция по эксплуатации прибора ЦР 8001

 

         3.1.1 Техническое описание

       

 

   Для исключения влияния помехи, возникающей при коммутации измерителем силовых цепей, необходимо выполнять следующие условия:

- провода, подключающие ЦР 8001 (выводы 1 и 2 измерителя) к питающей сети, должны присоединяться в вашем оборудовании непосредственно к клеммам на силовом вводе 220 В;

- не допускается вместе с входными проводами укладывать провода других цепей, например, цепей питания 220 В.

Если при выполнении указанных выше требований сбои все же наблюдаются, необходимо подключить последовательную цепь, состоящую из резистора сопротивлением 100 Ом и конденсатора емкостью 0,01 мкФ, параллельно обмотке подключаемого к измерителю ЦР 8001 внешнего реле.

 

 

 

 

       3.1.2 Технические характеристики

 

 

Таблица  3.1 – Технические данные измерителя

 

Тип измерителя

ЦР 8 001

Диапазон измеряемых температур, °С

от -60 до + 180

Основная погрешность, %

 0,5

Гистерезис показаний, %

0,25

 

Погрешность переключений электрических цепей, % 

 

 0,5

 

Время установления рабочего режима, мин

30

Напряжение питания, В

110

Частота, Hz (Гц)

60

Тип датчика

Ni 100 DiN

 

Мощность, потребляемая измерителем от цепи питания, не превышает     8 В×А. Масса измерителя не более 0,6 кг. Измеритель является тепло-,холодо- устойчивым. Предел допускаемого значения дополнительной погрешности, вызванной изменением  температуры окружающего воздуха от (20 5) °С до минус 10 °С и плюс 50 °С, не превышает допускаемого значения основной погрешности на каждые 10 °С.  Измеритель является влагоустойчивым. Электрическая изоляция измерителя выдерживает действие испытательного напряжения переменного тока частотой 50Hz (Гц), в нормальных условиях применения при температуре окружающего воздуха (20 5) °С и относительной влажности от 30 до 80 процентов, значение которого равно 1,5 кВ, между входными цепями и цепью питания, а также между всеми цепями и щитом, и 0,5кВ между входными и выходными цепями. Номинальные статистические характеристики преобразования термопреобразователей сопротивления для диапазона температур от минус 60 °С до плюс 199 °С должны соответствовать указанным в таблице 3.2. 

 

 

 

 

 

Таблица  3.2 –Характеристики термопреобразователей сопротивления

 

Температура, °С
Статистическая характеристика
Ni 100 DiN

5 Оm

Значение сопротивления, Ом

-60

69,5

 

-50

-

39,24

-40

79,1

41,41

-20

89,3

45,71

-10

98,5

47,86

0

100

50,00

20

111,3

54,28

40

123

56,56

60

135,3

62,84

80

148,2

67,12

100

161,7

71,40

120

175,9

75,68

140

190,9

79,96

160

206,7

84,24

180

223,1

88,52

199

-

92,58

 

3.1.3 Комплектность 

Таблице 3.3 Комплект поставки измерителя ЦР 800

Наименование

Количество

Измеритель

1

Винт ВМ 3-6д*8.32.036

1

ГОСТ 17473-80

1

Скоба

1

Паспорт

1

Техническое описание и инструкция по эксплуатации

1

 

3.2 Устройство и работа 8001

Измеритель конструктивно состоит из корпуса крышки и лицевой панели,   на которой находятся ручки правления и цифровое табло.

 

Рисунок 3.2 - Лицевая панель измерителя ЦР 8001

           В корпусе измерителя в специальных пазах закреплены три платы с радио     элементами.

Для внешнего подключения имеется клеммная колодка, нумерация контактов расположенных на корпусе измерителя.

Значение температуры индицируется на отчетном устройстве.

Примечание.

 1 Отсутствие индикации младших разрядов означает, что контролируемая  температура объекта превышает максимальную температуру измерения. 

2 Индикация символа '' ÿ '' в измерителях ЦР 8001 означает, что контролируемая температура объекта ниже 100 °С.

3 Отсутствие индикации в измерителях ЦР 8001 означает обрыв цепи датчика.

 Значение температуры переключение электрических цепей индицируется при нажатии кнопок  1 или 2, расположенных под надписью '' нажать для установки '' и устанавливается путем вращения ручек 1 и 2 (только при нажатии соответствующей кнопки).

 При температуре контролируемого объекта ниже установленной оператором светится соответствующий индикатор 1 или 2, при этом в исполнительной цепи 1 или 2 (выход 7,8,9 и (или) 10,11,12 клеммой колодки) замкнуты контакты 7-9 или 10-12. 

 При превышении температуры объекта выше установленной оператором гаснет соответствующий индикатор 1 или 2 и переключаются контакты исполнительной цепи, то есть замыкаются выводы 8-9 или 11-12 клеммой колодки (контакты 7-9 или10-12 размыкаются).

 Измеритель ЦР 8001 изготавливается со вспомогательной частью, в которой размещены контакты для подключения термоэлектрического преобразователя. 

 Структурная схема измерителя приведена на рисунке 3.3

 

  

 

 

Рисунок 3.3 – Структурная схема измерителя

 

 

Согласующий усилитель предназначен для преобразования входной величины – измерения технического сопротивления или термо - ЭДС внешнего термопреобразователя в напряжение, обеспечивающее работу аналого-цифрового преобразователя.

Кроме того, согласующий усилитель позволяет значительно уменьшить влияния сопротивления проводов, соединяющих термопреобразователь сопротивления, и компенсировать изменение температуры свободных концов термоэлектрического преобразователя.  

В измерителе имеются два идентичных сравнивающих устройства, управляющих двумя реле, встроенных  в измеритель и предназначенных для управления исполнительными внешними механизмами.

Аналого-цифровой преобразователь предназначен для преобразования напряжения согласующего усилителя в цифровой код, который управляет отсчетным устройством.

Отсчетное устройство выполнено на светодиодных семи-сегментных индикаторах Н1-Н3 и расположено на лицевой  панели измерителя (смотри рисунок 2.2).

Источник питания предназначен для обеспечения питанием активных элементов и светодиодных индикаторов измерителя.

 

     3.3 Указание мер безопасности

 

Персонал, допущенный к работе с измерителем  должен знать измеритель в объеме  настоящего технического описания и инструкции по эксплуатации.

Иметь квалифицированную группу по электробезопасности не ниже третьей или группу допуска до 1000 В.

 Помнить, что при работе имеется опасность поражения электрическим током напряжения 110 и 220 В, а также опасность возникновения пожара.

Запрещается:

- эксплуатировать измеритель при обрывах проводов внешнего присоединения;

- проводить внешние присоединения при подключенном напряжении питания.

В случае возникновения аварийных условий и режимов работы измеритель отключить от цепи питания.

 

3.3.1 Техническое обслуживание

 

Эксплуатационный надзор за работой измерителей производится лицами, за которыми закреплено данное оборудование.

Порядок проведения планово-предупредительного осмотра (ППО):

- отключить напряжение питания, снять входной сигнал;

- повести внешний осмотр измерителя, удалить с корпуса сухой ветошью пыль, грязь, влагу;

-убедиться в отсутствии механических повреждений;

-подключить измеряемую цепь, включить напряжение питания.

В программу плановой ревизии входят все пункты ППО, кроме того, проводят проверку электрической прочности изоляции, электрического сопротивления изоляции и определение основной погрешности.

 

 

4 Разработка рабочего места при работе с измерительными приборами

 

Под рабочим местом понимается часть производственной площади с размещенным на ней технологическим оборудованием и инвентарем, необходимым для эффективного выполнения рабочим или бригадой определенного производственного задания. Рабочее место является первичной ячейкой производственной структуры предприятия. Организация рабочего места представляет собой комплекс мероприятий, направленных на создание на рабочем месте всех необходимых условий для высокопроизводительного труда, на повышение его содержательности и охрану здоровья рабочего.

Рассмотренные в курсовой работе измерительные средства, такие как вольтметр и цифровой измеритель, можно отнести к категории выполнения работ сидя, т.к. все измерения производятся в сидячем положении. Требования к данной категории наиболее точно отражает ГОСТ 12.2.032-78 ССБТ « Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования».

В соответствии с ГОСТ 12.2.032 – 78:

-  Рабочее место должно быть организовано в соответствии с требованиями стандартов, технических условий и (или) методических указаний по безопасности труда.

- Конструкция рабочего места и взаимное расположение всех его элементов (сиденье, органы управления, средства отображения информации и т.д.) должны соответствовать антропометрическим, физиологическим и психологическим требованиям, а также характеру работы.

- Конструкцией рабочего места должно быть обеспечено выполнение трудовых операций в пределах зоны досягаемости моторного поля. Зоны досягаемости моторного поля в вертикальной и горизонтальной плоскостях для средних размеров тела человека приведены на рисунке 15.

 

 

Рисунок 15 - Зона досягаемости моторного поля в горизонтальной     плоскости при высоте рабочей поверхности над полом 725 мм

 

 

Рисунок 16 - Зона досягаемости моторного поля в вертикальной плоскости

 

- Выполнение трудовых операций «часто» и «очень часто» должно быть обеспечено в пределах зоны легкой досягаемости и оптимальной зоны моторного поля, приведенных на рисунке 17

 

 

1 - зона для размещения наиболее важных и очень часто используемых органов управления; 2 - зона для размещения часто используемых органов управления; 3 - зона для размещения редко используемых органов управления

 

Рисунок 17 - Зоны для выполнения ручных операций и размещения органов управления

 

- При проектировании оборудования и организации рабочего места следует учитывать антропометрические показатели женщин (если работают только женщины) и мужчин (если работают только мужчины); если оборудование обслуживают женщины и мужчины – общие средние показатели женщин и мужчин.

- Конструкцией производственного оборудования и рабочего места должно быть обеспечено оптимальное положение работающего, которое достигается регулированием: высоты рабочей поверхности, сиденья и пространства для ног. Регулируемые параметры следует выбирать по номограмме, приведенной на рисунке 18.

 

Рисунок 18 - Номограмма зависимости высоты рабочей поверхности для разных видов работ (1 - 4), пространства для ног (5)

и высоты рабочего сиденья (6), от роста человека

 

- Форму рабочей поверхности различного оборудования следует устанавливать с учетом характера выполняемой работы. Она может быть прямоугольной, иметь вырез для корпуса работающего или углубление для настольных машин и т.д. При необходимости на рабочую поверхность следует устанавливать подлокотники.

-  Подставка для ног должна быть регулируемой по высоте. Ширина должна быть не менее 300 мм,  длина - не менее 400 мм. Поверхность подставки должна быть рифленой. По переднему краю следует предусматривать бортик высотой 10 мм.

 

Требования к размещению органов управления

 

- При работе двумя руками органы управления размещают с таким расчетом, чтобы не было перекрещивания рук.

- Органы управления на рабочей поверхности в горизонтальной плоскости необходимо размещать с учетом следующих требований:

а) очень часто используемые и наиболее важные органы управления должны быть расположены в зоне 1 (рисунок 17);

б) часто используемые и менее важные органы управления не допускается располагать за пределами зоны 2 (рисунок 17);

в) редко используемые органы управления не допускается располагать за пределами зоны 3(рисунок 17).

- Аварийные органы управления следует располагать в зоне досягаемости моторного поля, при этом необходимо предусмотреть специальные средства опознавания и предотвращения их непроизвольного и самопроизвольного включения в соответствии с ГОСТ 12.2.003-74.

- При необходимости освобождения рук операции, не требующие точности и быстроты выполнения, могут быть переданы ножным органам управления.

- Очень часто используемые средства отображения информации, требующие точного и быстрого считывания показаний, следует располагать в вертикальной плоскости под углом ±15° от нормальной линии взгляда и в горизонтальной плоскости под углом ±15° от сагиттальной плоскости.

- Часто используемые средства отображения информации, требующие менее точного и быстрого считывания показаний, допускается располагать в вертикальной плоскости под углом ±30° от нормальной линии взгляда и в горизонтальной плоскости под углом ±30° от сагиттальной плоскости.

 

Рисунок 19 - Зоны зрительного наблюдения в горизонтальной плоскости

 

-  Редко используемые средства отображения информации допускается располагать в вертикальной плоскости под углом ±60° от нормальном линии взгляда и в горизонтальной плоскости под углом ±60° от сагиттальной плоскости (при движении глаз и повороте головы).

 

Правильная организация  рабочего места может оказать значительное влияние на производительность. Она позволит экономить время, предупреждать усталость, завершать выполнение задач быстрее, чем планировали.

Заключение

 

Измерять свойства материального мира стали еще на заре развития человечества. В процессе развития общества (с появлением торговли, ремесел, промышленности) роль измерений неуклонно возрастает. Измерения неоднократно становились толчком к открытию фундаментальных законов природы.

В настоящее время измерения являются не только одной из основ научно–технических знаний, но имеют первостепенное значение для учета материальных ресурсов и планирования, для внутренней и внешней торговли, для обеспечения качества продукции, взаимозаменяемости узлов и деталей в изделиях, совершенствования технологических процессов, для обеспечения безопасности труда и т.п.

Но для того чтобы сделать измерения наиболее точными, нужен строгий подход к организации рабочего места.

Рационально организованное рабочее место обеспечивает условия труда, правильное построение трудового процесса, избавляет от лишних и неудобных движений, позволяет сократить затраты времени, улучшить использование оборудования, повысить качество выполняемой работы, обеспечить сохранность оборудования.

 

  

Список использованных источников

 

1 Манометры. Справочник метролога / Р.С. Кирилина [и др.] – М.:

Издательство стандартов, 1993. – 252 с.

.

3 ГОСТ 8.271 – 77 Средства измерений давления. – М.: Издательство стандартов, 1981. – 12 с.

4 ГОСТ 8.271 – 78 Микроманометры жидкостные компенсационные с микрометрическим винтом типа МКВ – 250. Методы и средства поверки. – М.: Издательство стандартов, 1983. – 10 с.

5 ГОСТ 8.118 – 85 Вольтметры электронные аналоговые переменного тока. Методика поверки. – М.: Издательство стандартов, 1985. 7 с.  

01.07. 2000 г. – М.: Издательство стандартов, 2000. – 13 с.

6 ГОСТ 8.497 – 83 Амперметры, вольтметры, ваттметры, варметры. Методика поверки. 01.01.1985 г. – М.: Издательство стандартов, 1985. – 6 с.

7 ГОСТ 12.2.032 – 78 Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования –     дата введения 01.01.1979 г. – М.: Издательство стандартов, 1978. – 7 с.

 

Скачать:  У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Категория: Курсовые / Метрология курсовые

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.