Контроль измерительных приборов

Для обеспечения единообразия, верности и правильного применения мер и измерительных приборов установлен определенный порядок их контроля. Для этой цели организована Государственная служба мер и измерительных приборов во главе с Государственным комитетом СССР по стандартам. Контрольные операции осуществляются при помощи образцовых и эталонных мер и приборов.

Основными операциями контроля приборов являются испытание, градуировка и поверка.

При испытании вновь разработанные и предназначенные для производства меры и приборы проходят всестороннюю проверку для установления целесообразности их производства.

Градуировкой называется операция, при помощи которой делениям шкалы прибора придают значения, выраженные в единицах измерения. Эта операция осуществляется приборами более высокой точности. По нескольким точкам значений измеряемой величины строят градуировочные кривые, на основании которых на шкалу наносят значения, соответствующие определенным отметкам шкалы. Градуировка производится при изготовлении приборов или при изменении условий их применения.

Поверкой называется сравнение показаний поверяемых приборов с показаниями образцовых для определения их погрешности. При поверке, кроме определения погрешностей, проводят внешний осмотр и опробование приборов, определяют сопротивление электрической изоляции, качество записи показаний, скорость передвижения диаграммной ленты. Все рабочие приборы поверяют в лаборатории не реже одного раза в два года. Кроме того, приборы поверяются на месте установки: наиболее ответственные- один раз в смену или сутки, все другие - от одного раза в неделю до одного раза в три месяца. Поверка на месте часто сводится к определению погрешности показаний прибора на рабочей точке шкалы и правильности возврата стрелки к нулевой точке.

Предпосылками для развития отрасли, выпускающей контрольно-измерительные приборы (КИП), были некоторые изобретения известных учёных в области измерительных приборов и деятельность ряда предпринимателей по практической реализации данных изобретений, к которым можно отнести следующие исторические факты:

итальянский физик Александр Вольта [1745-1827] в 1800 г. изобрёл т.н. "Вольтов столб" - первый источник постоянного тока и ряд электрических приборов (электрофор, электрометр, электроскоп и др.)

немецкий физик Генрих Рудольф Герц (Херц) [1857-1894] в 1888 г. изобрел т.н. "Вибратор Герца";

английский физик Оливер Джозеф Лодж [1851-1940] в конце прошлого века построил индикатор на основе когеррера; французский инженер и предприниматель Э. Дюкрете [1844-1915] на рубеже веков был владельцем в Париже одной из крупнейших в то время в мире мастерской по изготовлению научных приборов.

По существу, первый контрольно-измерительный прибор был прилюдно продемонстрирован в 1897 г. в Страссбургском университете Карлом Фердинандом Брауном - на экране ЭЛТ демонстрировались изменяющиеся во времени процессы.

После того, как данный генератор ими был продемонстрирован в том же году на конференции Западного побережья, организованной Институтом радиоинженеров (ИРИ), эти два конструктора получили письмо из студии Уолта Диснея, с предложением создать генератор, перекрывающий несколько другой диапазон частот. Диснею это нужно было для его музыкальной экстравагантной мультипликации под названием "Фантазия", при этом предусматривался новый метод записи звука на плёнке с целью получения стереофонического звучания. Метод предусматривал использование трёх звуковых дорожек со сжатием амплитуды, для того чтобы они уместились на плёнке, и четвёртой дорожки для декомпрессии.

1. Генераторы:

генератор высокой частоты типа ГС-3: 0,075 - 20 МГц;

генератор-стандарт сигналов типа ГСС-1 (-2, -3): 0,1 - 20 МГц;

генератор ультравысоких частот ГСУ-4: 18 - 100 МГц;

звуковой генератор типа ГС-5 (для военной техники - ИРПА): 0,05 - 10 кГц (1,5 Вт);

звуковой генератор типа ЗГ-2: до 20 кГц (1,8 Вт).

2. Измерители и индикаторы:

вольтамперметр типа АВО-2: 0,2 - 1000 В, 0,2 мА - 1 А, до 500 кОм; -

вольтмиллиамперметр типа 5МП: 30 - 300 мА, 3 - 30 В;

катодный вольтметр типа ВКС-7: переменные напряжения в диапазоне частот 30 Гц - 100 МГц, пять пределов измерений (1,5, 5, 15, 50, 150 В), входное сопротивление не менее 4 МОм, входная емкость 7 пФ;

карманный омметр типа ОК-1 (МОК-2): до 20 кОм (по постоянному току); -

измеритель выхода приёмников типа ИВ-3: 0,5 - 300 В;

измеритель ёмкости типа ГБЕ-2: 2 - 2000 пФ (на частоте 500 кГц);

измеритель модуляции типа ИМ-6: 10 - 100 % (до 30 МГц);

измеритель нелинейных искажений типа КМ-4: 0,5 - 50 % (0,1 - 6 кГц);

измеритель частоты типа ИЧ-1: 0,01 - 10 кГц (0,5 В);

3. Калибраторы, гетеродинные волномеры:

гетеродинный волномер типа ПГВ-1 (ПГВ-2): 1 - 20 МГц (опорные точки с дискретностью через 100 кГц);

гетеродинный волномер типа 2ГВД: 1,3 - 30 МГц;

гетеродинный волномер типа 2ГВК: 71,5 - 1120 кГц;

кварцевый калибратор (опорный гетеродин) типа А-1 [мод. 1941 г.]: 1, 2, 2,5, 3 - 6 МГц (через 1 МГц), 17,5 - 42,5 МГц (через 2,5 МГц);

кварцевый калибратор типа КК-1 (КК-2, КК-3): 0,1-10 МГц (с кратностью 100 кГц), 10 - 20 МГц (с кратностью 1 МГц).

4. Испытатель ламп типа ИЛ-8 (для военной техники - ИПР-3): проверка параметров основных типов приёмных и мелких генераторных ламп путём измерения токов в отдельных цепях.

 

Вольтметр

 

Вольтметр (вольт + гр. μετρεω измеряю) — измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения напряжения или ЭДС в электрических цепях. Подключается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии.

Классификация:

По принципу действия вольтметры разделяются на:

электромеханические — магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, электростатические, выпрямительные, термоэлектрические;

электронные — аналоговые и цифровые

По назначению:

постоянного тока;

переменного тока;

импульсные;

фазочувствительные;

селективные;

универсальные

По конструкции и способу применения:

щитовые;

переносные;

стационарные

Видовые наименования

Микровольтметр — вольтметр с возможностью измерения очень малых напряжений (менее 1мВ)

Милливольтметр — вольтметр для измерения малых напряжений (единицы — сотни милливольт)

Киловольтметр — вольтметр для измерения больших напряжений (более 1 кВ)

Векторметр — фазочувствительный вольтметр

Электроизмерительные вольтметры обозначаются в зависимости от их принципа действия

Дxx — электродинамические вольтметры

Мxx — магнитоэлектрические вольтметры

Сxx — электростатические вольтметры

Тxx — термоэлектрические вольтметры

Фxx, Щxx — электронные вольтметры

Цxx — вольтметры выпрямительного типа

Эxx — электромагнитные вольтметры

Радиоизмерительные вольтметры обозначаются в зависимости от их функционального назначения по ГОСТ 15094

В2-xx — вольтметры постоянного тока

В3-xx — вольтметры переменного тока

В4-xx — вольтметры импульсного тока

В5-xx — вольтметры фазочувствительные

В6-xx — вольтметры селективные

В7-xx — вольтметры универсальные

Видовые наименования

Микровольтметр — вольтметр с возможностью измерения очень малых напряжений (менее 1мВ)

Милливольтметр — вольтметр для измерения малых напряжений (единицы — сотни милливольт)

Киловольтметр — вольтметр для измерения больших напряжений (более 1 кВ)

Векторметр — фазочувствительный вольтметр

Электроизмерительные вольтметры обозначаются в зависимости от их принципа действия

Дxx — электродинамические вольтметры

Мxx — магнитоэлектрические вольтметры

Сxx — электростатические вольтметры

Тxx — термоэлектрические вольтметры

Фxx, Щxx — электронные вольтметры

Цxx — вольтметры выпрямительного типа

Эxx — электромагнитные вольтметры

Радиоизмерительные вольтметры обозначаются в зависимости от их функционального назначения по ГОСТ 15094

В2-xx — вольтметры постоянного тока

В3-xx — вольтметры переменного тока

В4-xx — вольтметры импульсного тока

В5-xx — вольтметры фазочувствительные

В6-xx — вольтметры селективные

В7-xx — вольтметры универсальные

 

Осциллограф

 

Первый осциллограф был изобретён французским физиком Андре Блонделем в 1893 году.

Осцилло́граф (лат. oscillo — качаюсь + гр. γραφω — пишу) — прибор, предназначенный для исследования электрических сигналов во временно́й области путём визуального наблюдения графика сигнала на экране либо записанного на фотоленте, а также для измерения амплитудных и временны́х параметров сигнала по форме графика. Современные осциллографы позволяют разворачивать сигнал гигагерцовых частот. Для разворачивания более высокочастотных сигналов можно использовать стрик-камеры.

Органы управления и индикации

Экран

Электронно-лучевой осциллограф имеет экран A, на котором отображаются графики входных сигналов. На экран нанесена разметка в виде сетки. У цифровых осциллографов изображение выводится на дисплей (монохромный или цветной) в виде готовой картинки. У аналоговых осциллографов в качестве экрана используется электронно-лучевая трубка с электростатическим отклонением.

Сигнальные входы

Осциллографы разделяются на одноканальные и многоканальные (2, 4, 6, и т.д. каналов на входе). Многоканальные осциллографы позволяют одновременно сравнивать сигналы между собой (формы, амплитуды, частоты и пр.)

Классификация

По назначению и способу вывода измерительной информации

Осциллографы с периодической развёрткой для непосредственного наблюдения формы сигнала на экране (электронно-лучевом, жидкокристаллическом и т. д.) — в зап.-европ. языках oscilloscop(e)

Осциллографы с непрерывной развёрткой для регистрации кривой на фотоленте (шлейфовые осциллографы) — в зап.-европ. языках oscillograph

По способу обработки входного сигнала

Аналоговый

Цифровой

По количеству лучей осциллографы делятся на однолучевые, двухлучевые и т.д. Количество лучей может достигать 16-ти и более. N-лучевой осциллограф имеет N сигнальных входов и может одновременно отображать на экране N графиков.

Осциллографы с периодической развёрткой делятся на универсальные (обычные), скоростные, стробоскопические, запоминающие и специальные; цифровые осциллографы могут сочетать возможность использования разных функций.

 

Монометры.

Манометры — это устройства (приборы), предназначенные для замера показателей давления газа, жидкости. Приборы классифицируются на несколько видов, в зависимости от признаков. Прежде чем выбрать манометры для измерения давления, необходимо ознакомиться с особенностями их использования. Выбор приборов согласно диапазона измеряемого давления

- Манометр. Прибор служит для замера положительной разности между абсолютным давлением и давлением барометра в интервале от 0,06 до 1000 МПа.

- Тягомер. Измеряет разрежение до 40 кПа. - Вакуумметр. Служит для замера давления ниже окружающего (атмосферного) до 100 кПа.

- Напоромер. Измеряет небольшое избыточное давление (до 40 кПа).

- Тягонапоромер. Пределы измерений соответствуют интервалу от — 20 до + 20 кПа.

- Мановакуумметр. К нему относятся манометры для измерения избытка давления (от 60 до 240000 кПа), а также вакуумметрического (до — 100 кПа).

- Манометр дифференциальный. Прибор предназначен для замера разности давления.

Наиболее используемыми являются приборы дифференциального и абсолютного давления. Дифференциальные устройства (манометры) для измерения давления показывают разность двух величин. Манометры абсолютные показывают значение независимо от колебаний давления в атмосфере.

В России используются манометры фирм: ООО Техно-Дис, (Томск)
ООО Фазис (С. – Петербург), ООО Симплекс (Красноярск), ОАО Манотомь (Томск), ООО ПКФ Оргсервис (Москва), Центральное проектно-конструкторское бюро теплоэнергетического приборостроения и средств автоматизации (ЦПКБ Теплоприбор) (Казань), Афризо (Москва), ООО Альтраст (Воронеж).

 

Уровнемер.

 

Уровнемер - прибор для промышленного измерения или контроля уровня жидкости и сыпучих веществ в резервуарах, хранилищах, технологических аппаратах и т.п. В зависимости от места установки различают уровнемеры - указатели (для непрерывного измерения) и уровнемеры - сигнализаторы (для дискретного контроля одного или нескольких фиксированных положений уровня). Уровнемеры служат для уровня датчиками в автоматических системах управления и регулирования технологических процессов. По принципу действия уровнемеры для жидкостей разделяются на механические, гидростатические, электрические, акустические, радиоактивные. Простейший уровнемер – водомерное стекло, в котором использован принцип сообщающихся сосудов, служит для непосредственного наблюдения за уровнем жидкости в закрытом сосуде. Механические уровнемеры бывают поплавковые, с чувствительным элементом (поплавком), плавающим на поверхности жидкости, и буйковые, действие которых основано на измерении выталкивающей силы, действующей на буёк. Перемещение поплавка или буйка через механические связи или систему дистанционной (электрической или пневматической) передачи сообщается измерительной системе прибора. Измерение уровня гидростатическими уровнемерами основано на уравновешивании давления столба жидкости в резервуаре давлением столба жидкости, заполняющей измерительный прибор, или реакцией пружинного механизма прибора. Электрические уровнемеры бывают ёмкостные и кондуктометрические. В ёмкостных уровнемерах чувствительным элементом служит конденсатор, ёмкость которого изменяется пропорционально изменению уровня жидкости. Действие кондуктометрического уровнемера основано на измерении сопротивления между электродами, помещенными в измеряемую среду (одним из электродов может быть стенка резервуара или аппарата). В акустических, или ультразвуковых уровнемерах используется явление отражения ультразвуковых колебаний от плоскости раздела сред жидкость – газ. В радиоактивных уровнемерах используют просвечивание объекта измерения гамма-лучами радиоактивных элементов, интенсивность которых зависит от объёма измеряемого вещества. Конструктивно все уровнемеры для жидкостей выполняются для открытых резервуаров и для аппаратов, находящихся под давлением.

Простейшие уровнемеры для сыпучих веществ выполняются с чувствительными элементами в виде пластин, соприкасающихся с поверхностью вещества. Изменение уровня дистанционно передаётся на вторичный измерительный прибор. Для измерения уровня сыпучих веществ применяют так же электрические ёмкостные и радиоактивные уровнемеры.

В России применяют уровнемеры фирм:

Датчик - реле уровня РОС 301РОС 301 прибор для контроля трех уровней жидкостей, сигнализатор трехуровневый. Датчик-реле уровня РОС 301 предназначен для контроля уровней в электропроводных жидкостях в одном или различных резервуарах. Прибор функционирует по трем независимым каналам.

Уровнемер OPTIWAVE 5200Данный прибор представляет собой бесконтактный радарный уровнемер, использующий технологию частотно-модулированного непрерывного излучения (FMCW). Он измеряет дистанцию, уровень и объём жидкостей и паст

Уровнемер OPTIWAVE 7300Бесконтактный радарный уровнемер для измерения дистанции, уровня и коэффициента отражения жидких продуктов,

Уровнемер OPTIFLEX 2200 C FНовый 2-х проводной уровнемер OPTIFLEX 2200C· расширяет ассортимент рефлекс-радарных (TDR) уровнемеров компании KROHNE · Установка конвертера сигналов и считывание показаний может осуществляться на расстоянии от сенсора до 100 м,

Rosemount 3308 ультразвуковой уровнемер с беспроводной передачей данныхПервый в мире беспроводной (на базе стандарта IEC 62591 (WirelessHART)) волноводный радарный уровнемер Rosemount 3308 обеспечивает непрерывное измерение уровня или уровня границы раздела сред.

Уровнемер Eclipse® Aurora™ сочетает преимущества волноводного радарного уровнемера и магнитного визуального указателя уровня, чувствительным элементом которого является поплавок, Интеллектуальный уровнемер для закрытых емкостей APR-2000/YAPR-2000/Y исполнение PZ 160°C, для измерения уровня в ёмкостях с высокой температурой; температура среды измерения до 160°С. Многообразное применение, в том числе измерения гидростатическим методом: уровня в закрытых резервуарах (под давлением), плотности и границы фаз.

 

Расходомер.

 

Расходомер — прибор, измеряющий расход вещества, проходящего через данное сечение трубопровода в единицу времени. Если прибор имеет интегрирующее устройство со счетчиком и служит для одновременного измерения и количества вещества, то его называют расходомером со счетчиком.

Расходомеры бывают следующих типов.

Механические счётчики расхода

Скоростные счетчики.

Скоростные счетчики устроены таким образом, что жидкость, протекающая через камеру прибора, приводит во вращение вертушку или крыльчатку, угловая скорость которых пропорциональна скорости потока, а, следовательно, и расходу.

Объемные счетчики

Поступающая в прибор жидкость (или газ) измеряется отдельными, равными по объёму дозами, которые затем суммируются.

Ёмкость и секундомер

Возможно, самый простой способ измерить расход — это использовать некоторую ёмкость и секундомер. Поток жидкости направляется в некоторую ёмкость, и по секундомеру засекается время заполнения этой ёмкости. Зная объём ёмкости, и поделив его на время её заполнения, можно узнать расход жидкости. Этот способ подразумевает прерывание нормального течения потока.