Общетеоретические аспекты поверки и калибровки средств измерения

Введение

Радиотехника как научно-техническое направление давно и прочно занимает лидирующее положение среди всех мировых отраслей знания. Но, завершая очередной виток своего развития, радиотехника встречается с новыми проблемами в рамках уже определенных ранее научно-исследовательского и конструкторско-технологического направлений. Это, прежде всего, проявляется в системном подходе при рассмотрении и решении задач в конкретных предметных областях радиотехники.

Современный уровень производства приборов или устройств (а, особенно, целевое использование радиоэлектронных систем различного назначения) требует разработки измерительных комплексов, позволяющих производить измерения всех параметров систем одновременно в реальном масштабе времени и, если необходимо, управлять какими-либо параметрами.

Производство радиооборудования, и особенно его разработка, сопровождается непрерывными измерениями, поскольку расчетная схема всегда должна быть проверена на практике, а ее элементы в подходящей подгонке.

Рассмотрим поверку радиотехнических средств измерения на примере генератора импульсов Г5-63, предназначенного для исследования и обслуживания радиотехнических устройств специального назначения в соответствии с ГОСТ.

Цель работы заключается в освоение основных средств и методов поверки и калибровки радиотехнических средств измерений на примере генератора импульсов Г5-63.

Задачи работы:

исследовать общетеоретические аспекты поверки и калибровки средств измерения;

выявить особенности построения и поверки радиотехнических средств измерений;

определить метрологические и технические характеристики генератора импульсов Г5-63;

осуществить анализ поверки и определить средства поверки генератора импульсов Г5-63;

исследовать методы (методику) поверки генератора импульсов Г5-63.

Глава 1.Содержание, методы и средства поверки и калибровки радиотехнических средств измерения

Глава 2.Методика поверки генератора импульсов Г5-63

Метрологические и технические характеристики генератора импульсов Г5-63

Измерительные генераторы импульсов (ГИ) являются источниками импульсных сигналов, которые могут различаться по форме, длительности, полярности, амплитуде, периоду повторения и т.д.

Генераторы прямоугольных импульсов (Г5) являются источниками одиночных, парных или периодических видеоимпульсных сигналов, параметры которых устанавливаются с заданной точностью.

Импульс считается прямоугольным (рисунок 6), если длительность фронтаt и длительность срезаt меньше 0,3 t – длительности импульса.

Ф с

U

Um А

Um

t

Um

Um t

с

tф t

Рисунок 6 – Осциллограмма прямоугольного импульса

Внешний вид генератора приведен на рисунке 7.

Рисунок 7 – Внешний вид генератора импульсов Г5-63

Режимы работы: одинарная последовательность импульсов, парные импульсы.

Потребляемая мощность, В · А:80 (Г5-63)

Габаритные размеры, мм; масса, кг:380X185X255; 7,6 (Г5-63)

Структурная схема генератора импульсовГ5-63, представлена на рисунке 8.

В структурную схему входят:

– входное устройство предназначенное для генерации тактовых импульсов при внутреннем запуске, усиления и ограничения внешних пусковых сигналов при внешнем запуске, формирование одиночного импульса при однократном (ручном) запуске;

– устройство задержки, предназначенное для формирования синхроимпульса, незадерганного и задержанного промежуточных импульсов, определяющих моменты начала первого и второго основных импульсов;

– устройство длительности, предназначенное для формирования исходных импульсов, определяющих длительность основных импульсов прибора;

– выходной формирователь, предназначенный для формирования основных импульсов прибора;

– устройство питания, предназначенное для получения и стабилизации постоянных напряжений, питающих схему;

–выносной делитель, предназначенный для использования в качестве эквивалента нагрузки, дополнительного ослабления амплитуды основных импульсов, обеспечение возможности выдачи импульсов одновременно с двух раздельных выходов (прямого и ослабленного).

Рисунок 8 – Структурная схема генератора импульсовГ5-63

Генератора импульсовГ5-63 предназначен для исследования и обслуживания радиотехнических устройств специального назначения.

Генератора импульсовГ5-63 применяется в лабораторных и цеховых условиях.

Возможно использование прибора с устройством повышения амплитуды(УПА) Г5-63 зарекомендовал себя как надежный и недорогой прибор.

Генератора импульсовГ5-63 Заменяет: Г5-54, Г5-15, Г5-31

Технические характеристики генератора импульсов приведены в таблице 4.

Таблица 4

Технические характеристики генератора импульсов Г5-63

Параметры	Значения
I	II
Частота (период повторения)	режим одинарных импульсов	10 мкс … 200 мс
режим парных импульсов	50 мкс … 200 мс
Погрешность установки частоты, периода	0.1 Т
Максимальная амплитуда импульса	60 В (1 кОм), 100 В (с УПА)
Погрешность установки амплитуды	6 … 60 В	0.1 U + 0.6 В
0.6 … 6 В	0.15 U + 0.06 В
0.06 … 0.6 В	0.2 U + 0.006 В
< 0.06 В	0.2 U + 1 мВ
Длительность импульсов	0.1 … 1000 мкс
Погрешность установки длительности	0.1 τ + 30 нс
Длительность фронта	≤ 50 нс
Длительность среза	≤ 100 нс
Неравномерность вершины импульса и исходного уровня в паузе между импульсами	≤ 5 %
Погрешность установки временного сдвига	0.1 D + 0.3 мкс
Минимально допустимая скважность
Питание	115, 220 В; 50, 400 Гц
Потребляемая мощность	80 В·А
Масса	прибора	7.6 кг
УПА	0.12 кг
Габариты	прибора	380 × 187 × 258 мм
УПА	35 × 41 × 120 мм

Заключение

Тип генераторов импульсов Г5-63 утвержден с техническими и метрологическими характеристиками, приведенными в настоящем описании типа, метрологически обеспечен при выпуске из производства и в эксплуатации согласно государственной поверочной схеме.

В соответствии с содержанием поверки выделяют следующие этапы поверки радиотехнического средства изменения:

– внешний осмотр;

– проверка работоспособности (опробование);

– определение метрологических параметров;

– обработка результатов поверки;

– оформление результатов поверки.

Основной принцип поверки – нормируемые значения метрологических параметров поверяемого радиотехнического средства измерения так или иначе сравниваются с соответствующими значениями более точного эталона, а полученная погрешность сравнивается с допустимой.

Поверка радиотехнического средства измерения осуществляется в строгом соответствии с методикой поверки, изложенной в соответствующем нормативном документе (ГОСТ, МИ) или в техническом описании. В методике поверки радиотехнического средства измерения указываются условия, операции и средства поверки, а также допустимые значения погрешности или предельные значения определяемых параметров.

Рекомендуемые средства поверки делятся на рабочие эталоны и вспомогательные средства измерений. Обычно, при отсутствии рекомендуемых средств поверки, допускается применение других аналогичных мер и измерительных приборов, если они обеспечивают измерения соответствующих параметров с требуемой точностью.

Для проведения поверки импульсных генераторов рекомендуются следующие средства измерений:

электронно-лучевой осциллограф типа С1;

электронно-счетный частотомер типа Ч3;

универсальный вольтметр типа В7;

генератор сигналов высоких частот типаГ3.

Или любой осциллограф Agilent, Tektronix, LeCroy, Regolc полосой не менее 500 МГц.

Поверяемые параметры: амплитуда, частота, период.

Список литературы

1. Об обеспечении единства измерений: Федеральный закон РФ от 26.06.2008 г. № 102-ФЗ (в ред. от 13 июля 2015 г. № 233-ФЗ) // Собрание законодательства РФ. – 2008. – № 26. – Ст. 3021.

2. Об утверждении Порядка проведения поверки средств измерений, требования к знаку поверки и содержанию свидетельства о поверке Приказ Министерства промышленности и торговли РРФ от 2 июля 2015 г. № 1815[Электронный ресурс] // Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс» (документ опубликован не был).

3. ГОСТ8.206-76 «Генераторы импульсов измерительные. Методы и средства поверки».

4. ГОСТ 8.395-80 «ГСИ. Нормальные условия измерений при поверке. Общие требования»

5. ГОСТ 8.513-84 «Государственная система обеспечения единства измерений. Поверка средств измерений. Организация и порядок проведения»

6. ГОСТ 15094-86 Средства измерений электронные. Наименования и обозначения.

7. РСК. Основные требования к методикам калибровки, применяемым в Российской системе калибровки. Р РСК 002-06: утв. Ростехрегулированием 22.05.2006 г. [Электронный ресурс] // Доступ из справ.-правовой системы «КонсультантПлюс» (документ опубликован не был).

8. Александрова А.А. Поверка и калибровка средств измерений / А.А. Александрова, А.А. Мусохранова // Наука в современном обществе: закономерности и тенденции развития: сборник статей Международной научно-практической конференции (28 сентября 2016 г, г. Уфа). В 2 ч. Ч.1. – Уфа: ОМЕГА САЙНС, 2016. – С. 3-6.

9. Кулагина М.П. Калибровка средств измерения на предприятии / М.П. Кулагина // Международная научно-практическая конференция «Уральская горная школа – регионам», г. Екатеринбург, 11-12 апреля 2016 г.: сборник докладов / отв. ред. Н. Г. Валиев. – Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2016. – С. 157-158.

10. Леонтьев А.Г. Поверка и ремонт электронных средств измерений: учебное пособие / А. Г. Леонтьев, А. А. Васильченко И. А. Павлов, Н. А. Егоров. – СПб.: Изд-во ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения», 2006. – 150 с.

11. Сергеев А.Г. Метрология, стандартизация и сертификация / А.Г. Сергеев, В.В. Терегеря. – М.: Юрайт, 2014. – 838 c.

12. Тарасов В.Г. Калибровка средств измерений в рабочих условиях / В.Г. Тарасов, О.Н. Спильник, С.Н. Земсков, Т.А. Родионова / Научный вестник Вольского военного института материального обеспечения: военно-научный журнал. – 2015. – № 2. – С. 181-184.

Введение

Радиотехника как научно-техническое направление давно и прочно занимает лидирующее положение среди всех мировых отраслей знания. Но, завершая очередной виток своего развития, радиотехника встречается с новыми проблемами в рамках уже определенных ранее научно-исследовательского и конструкторско-технологического направлений. Это, прежде всего, проявляется в системном подходе при рассмотрении и решении задач в конкретных предметных областях радиотехники.

Современный уровень производства приборов или устройств (а, особенно, целевое использование радиоэлектронных систем различного назначения) требует разработки измерительных комплексов, позволяющих производить измерения всех параметров систем одновременно в реальном масштабе времени и, если необходимо, управлять какими-либо параметрами.

Производство радиооборудования, и особенно его разработка, сопровождается непрерывными измерениями, поскольку расчетная схема всегда должна быть проверена на практике, а ее элементы в подходящей подгонке.

Рассмотрим поверку радиотехнических средств измерения на примере генератора импульсов Г5-63, предназначенного для исследования и обслуживания радиотехнических устройств специального назначения в соответствии с ГОСТ.

Цель работы заключается в освоение основных средств и методов поверки и калибровки радиотехнических средств измерений на примере генератора импульсов Г5-63.

Задачи работы:

исследовать общетеоретические аспекты поверки и калибровки средств измерения;

выявить особенности построения и поверки радиотехнических средств измерений;

определить метрологические и технические характеристики генератора импульсов Г5-63;

осуществить анализ поверки и определить средства поверки генератора импульсов Г5-63;

исследовать методы (методику) поверки генератора импульсов Г5-63.

Глава 1.Содержание, методы и средства поверки и калибровки радиотехнических средств измерения

Общетеоретические аспекты поверки и калибровки средств измерения

На основании Федерального закона РФ от 26.06.2008 г. № 102- ФЗ «Об обеспечении единства измерений» поверка – это совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерений метрологическим требованиям [1].

В свою очередь, поверка средств измерения представляет собой «совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средства измерения метрологическим требованиям» [12, с. 181].

Средства измерений, не подлежащие поверке (т. е. для которых государственный метрологический контроль и надзор не являются обязательными), для обеспечения их метрологической исправности могут подвергаться калибровке при выпуске их из производства или ремонта, при импорте, эксплуатации, прокате и продаже [11, с. 338-348].

Калибровка – совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и (или) пригодности к применению средства измерений, не подлежащего государственному метрологическому контролю и надзору [7].

Поверочная деятельность, осуществляемая аккредитованными метрологическими службами юридических лиц, контролируется органами Государственной метрологической службы.

Поверка средств измерений осуществляется физическим лицом, аттестованным в качестве поверителя органом Государственной метрологической службы, или уполномоченными на то органами (организациями).

Поверка средств измерений реализует процедуру передачи размера единицы величины в соответствии со специальным нормативным документом – поверочной схемой, устанавливающей метрологическое соподчинение государственного эталона, разрядных рабочих эталонов и рабочих средств измерений, а также порядок передачи размера единицы величины.

Пригодными к применению признаются средства измерений, поверка которых, выполненная в соответствии с нормативными документами, подтверждает их соответствие требованиям этих документов.

Поверка средств измерений осуществляется в соответствии с требованиями документов: Государственных стандартов РФ (ГОСТ), Рекомендаций по метрологии (МИ), Технического обслуживания (ТО) на методики поверки (Рисунок.1).

Под методикой поверки принято понимать «совокупность операций, правил и рекомендуемых средств измерений, обеспечивающая выполнение поверки средств измерений и получение результатов, позволяющих принять решение о пригодности средств измерений к применению по назначению» [10, с. 9].

Составляющие погрешности измерения и воспроизведения

Метрологические характеристики средств измерений

Особенности построения средств измерения

Методика поверки

Предел допускаемой погрешности

Метод проверки

Средства проверки

ГОСТ, МИ, ТО

Рисунок 1 – Методика поверки

Поверку средств измерения следует разделить на следующие виды: первичную и последующею, которая в свою очередь подразделяется на периодическую, внеочередную, инспекционную и экспертную.

Первичной поверке подлежат средств измерений утвержденных типов при выпуске из производства, при ввозе по импорту, после проведения среднего и капитального ремонта, а также текущего ремонта, влияющего на их метрологические характеристики.

Обязательное представление средства измерения на периодическую поверку чаще установленного межповерочного интервала (внеочередная поверка) осуществляется, в том числе в случаях:

–несоответствия знака поверки формам, приведенным в приложении 3 Порядку проведения средств изменений, требования к знаку проверки и содержанию свидетельства о проверке [2] (знаки поверки считаются поврежденными, если нанесенную на них информацию невозможно прочитать без применения специальных средств. Поврежденные знаки поверки восстановлению не подлежат);

–повреждения пломбы (пломбы считаются поврежденными, если нанесенную на них информацию невозможно прочитать без применения специальных средств и если пломбы не препятствуют доступу к узлам регулировки и (или) элементам конструкции средства измерения);

–проведения повторной регулировки или настройки, с вскрытием пломб, предотвращающих доступ к узлам регулировки и (или) элементам конструкции, известного или предполагаемого ударного или иного воздействия или при возникновении сомнений в его показаниях [2].

Внеочередной поверке подлежат средства измерения:

– в случае утраты документов или повреждении оттиска поверительного клейма, подтверждающих факт поверки;

– при повреждении оттиска поверительного клейма в закрепительных гнездах или на пломбах (далее – закрепительного клейма);

– при вводе в эксплуатацию после снятия их с длительного хранения в случаях, когда истек МПИ, предусмотренный для средств измерений, находящихся в эксплуатации;

– после проведения ремонта, связанного с их вскрытием;

– при известном или предполагаемом повреждающем воздействии на средства измерения;

– перед отправкой (выдачей) из мест хранения средств измерения или образцов, в состав которых входят средств измерения, если к моменту их отправки (выдачи) до ближайшего срока очередной поверки в условиях эксплуатации осталось менее 6 месяцев;

– при среднем и капитальном ремонте образцов, на которых установлены средства измерения, независимо от времени проведения их последней поверки;

– во всех случаях, когда имеются сомнения в правильности показаний средств измерений.

Инспекционной поверке подлежат средства измерения для выявления их пригодности в процессе метрологического надзора и контроля качества поверки. Допускается ее проведение не в полном объеме. Результаты инспекционной поверки отражаются в акте проверки.

Экспертную поверку средства измерения проводят при возникновении спорных вопросов по метрологическим характеристикам, исправности средства измерения и пригодности их к применению.

Средства измерений могут не подвергаться периодической поверке:

– если они применяются для наблюдения за наличием или изменением параметров объекта измерений или выработки сигналов, воздействующих на объект, без оценки их значений с нормированной точностью (индикаторы);

– если они являются объектом изучения (подвергаются разборке в целях изучения устройства и принципа действия) или демонстрации в учебном процессе (учебные средства измерения) и не применяются при измерениях с нормированной точностью;

– при нахождении на длительном хранении в метрологических подразделениях в случае, когда их применение в поверочной деятельности не планируется в ближайшие 5 лет.

Калибровка бывает следующих видов: первичной, периодической и внеочередной. Первичной калибровке подлежат средства измерений при выпуске из ремонта и при ввозе по импорту. Периодическую калибровку должны проходить все средства измерений через определенные меж калибровочные интервалы, кроме средств измерений, находящихся на длительном хранении. Средства измерений, находящиеся в эксплуатации (на хранении), могут подвергаться внеочередной калибровке при: повреждении калибровочного клейма или в случае утери сертификата о калибровке; вводе в эксплуатацию средств измерений после длительного хранения (более одного межкалибровочного интервала); неудовлетворительной работе средств измерений.

Все оборудование, используемое для проведения испытаний, включая оборудование для дополнительных измерений, имеющих существенное влияние на точность и достоверность результатов испытаний, калибровок или отбора образцов, должно быть поверено до его ввода в эксплуатацию. В лаборатории должна быть установленная программа и процедура для проведения поверок оборудования [8, с. 4].

Результаты поверки средств измерения оформляются в соответствии с требованиями методик поверки в формуляре (паспорте), подписываются поверителем с указанием даты поверки и заверяются оттиском поверительного клейма. В необходимых случаях корпуса средства измерения опечатываются (пломбируются) закрепительным клеймом.

Для средства измерения, не имеющих документации (щитовые приборы, гири и др.), результаты поверки оформляются нанесением поверительного клейма на переднюю часть корпуса прибора или предназначенное для клеймения место.

Оттиск поверительных клейм должен сохранять четкость рисунка на протяжении МПИ в условиях эксплуатации средства изменения.

Способы нанесения оттисков поверительного клейма могут быть следующими: ударный, давление на пломбу, нанесение специальной мастики, деколями, электрографический, электрохимический.

Если при эксплуатации средства измерения используются действительные значения их метрологических характеристик (поправки), определяемые в соответствии с методиками поверки, то ведутся протоколы в объеме, необходимом для их определения.

Порядок проведения калибровки:

– калибровка средств измерений производится в соответствии с нормативными документами, регламентирующими проведение калибровочных (поверочных) работ;

– калибровка средств измерений осуществляется физическим лицом, аттестованным на право проведения калибровочных работ;

– представлять средства измерений на калибровку следует в сроки, установленные графиками калибровки;

– средства измерений, представляемые на калибровку, должны быть очищены от грязи, пыли и наружной смазки;

– положительные результаты калибровки средств измерений действительны в течение межкалибровочного интервала;

– метрологические службы обязаны вести учет результатов калибровки и разрабатывать рекомендации по корректировке межкалибровочных интервалов;

– расчет межкалибровочных интервалов должен производиться в соответствии с рекомендациями по метрологии;

– средства измерений, признанные по результатам калибровки непригодными к применению, должны направляться на ремонт;

– при выдаче средств измерений из калибровки необходимо проверить комплектность, наличие клейм, пломб, сертификата о калибровке, записи в паспорте [9, с. 158].

Оформление результатов калибровки:

– результаты калибровки средств измерений удостоверяются калибровочным клеймом, сертификатом о калибровке, оформлением протокола, записью в паспорте;

- если средство измерений по результатам калибровки признано непригодным к применению, калибровочное клеймо гасится, сертификат о калибровке аннулируется, делаются соответствующие записи в паспорте и средство измерений направляется в ремонт;

– в случае непригодности средств измерений к ремонту выдается справка на списание с указанием конкретных причин непригодности;

– протоколы с результатами калибровки хранятся не менее срока периодичности калибровки, установленного для данного средства измерений.

Результаты калибровки средств измерений удостоверяются калибровочным знаком, наносимым на средства измерений, или сертификатом о калибровке, а также записью в эксплуатационных документах.