«Факультет военного образования А. Г. Леонтьев, А. А. Васильченко И. А. Павлов, Н. А. Егоров ПОВЕРКА И РЕМОНТ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ Учебное пособие Санкт-Петербург 2006 г. Учебное пособие предназначено для ...»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный университет

аэрокосмического приборостроения»

Факультет военного образования

А. Г. Леонтьев, А. А. Васильченко

И. А. Павлов, Н. А. Егоров

ПОВЕРКА И РЕМОНТ

ЭЛЕКТРОННЫХ

СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

Учебное пособие Санкт-Петербург 2006 г.

Учебное пособие предназначено для студентов военной кафедры университета, обучающихся по специальности “Метрологическое обеспечение вооружения и военной техники” и изучающих дисциплины «Организация метрологического обеспечения в ВВС» и «Методы и средства метрологического обслуживания измерительной техники частей ВВС».

В пособии рассмотрены вопросы организации и проведения поверки и ремонта электронных средств измерений; общие принципы ремонта радиоизмерительных приборов и методики поиска неисправностей в узлах радиоаппаратуры, характерные неисправности приборов и способы их устранения. Рассмотрены характерные неисправности осциллографа универсального С1-125 и способы их устранения.

Главы 1, 2 учебного пособия подготовлены А. Г. Леонтьевым, А. А. Васильченко, главы 3, 4 – И. А. Павловым, Н. А. Егоровым.

Рецензент:

Кандидат технических наук, доцент Журавин Анатолий Исаевич Список сокращений АВП автоматический выбор пределов измерения АРУ автоматическое регулирование усиления АЦП аналого-цифровой преобразователь АЧХ амплитудно-частотная характеристика БИТ база измерительной техники ВВТ вооружение и военная техника ВИТ военная измерительная техника ВЭ военный эталон 32 ГНИИИ МО 32 Государственный научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны РФ ГМКН Государственный метрологический контроль и надзор ГПН генератор пилообразного напряжения ГСВЧ Государственная служба времени и частоты ГСИ Государственная система обеспечения единства измерений ЕФВ единица физической величины ИМС интегральная микросхема ИТ измерительная техника КВО канал вертикального отклонения КГО канал горизонтального отклонения КИЛ контрольно-измерительная лаборатория КМОП комплементарные полевые транзисторы со структурой металл-окисел-полупроводник КР капитальный ремонт ЛИТ лаборатория измерительной техники МВЧП метрологические воинские части и подразделения МИТ мастерские измерительной техники МлО метрологическое обслуживание МПИ межповерочный интервал НМС начальник метрологической службы НТД нормативно-техническая документация ОБ общая база ОК общий коллектор ООС отрицательная обратная связь ОЭ общий эмиттер ПЛИТ подвижная лаборатория измерительной техники ПОС положительная обратная связь ПУ предварительный усилитель ПХ переходная характеристика РИП радиоизмерительный прибор РЭА радиоэлектронная аппаратура РЭУ радиоэлектронное устройство РЭ рабочий эталон СВЧ сверхвысокие частоты СДМ скрытый дефект монтажа СИ средство измерений СИВН средство измерений военного назначения СР средний ремонт ТО техническое обслуживание ТП технические параметры ТР текущий ремонт ТТЛ транзисторно-транзисторная логика ТФН таблица функций неисправности УГО усилитель горизонтального отклонения УВО усилитель вертикального отклонения УПТ усилитель постоянного тока ФЧХ фазо-частотная характеристика ЦАП цифро-аналоговый преобразователь ЦБИТ центральная база измерительной техники ЭЛТ электронно-лучевая трубка ЭЛО электронно-лучевой осциллограф ЭРЭ электрорадиоэлементы ЭСЧ электронно-счетный частотомер

ЧАСТЬ 1. ПОВЕРКА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

ГЛАВА 1. ПОВЕРКА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ –

ВАЖНЕЙШИЙ ЭЛЕМЕНТ ГОСУДАРСТВЕННОГО

МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОВЕРКЕ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

В соответствии с Законом РФ «Об обеспечении единства измерений»

государственный метрологический контроль включает:

- утверждение типа средств измерений;

- поверку средств измерений, в том числе эталонов;

- лицензирование деятельности юридических и физических лиц по изготовлению, ремонту, продаже и прокату средств измерений.

Поверка средств измерений – совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы (другими уполномоченными на то органами, организациями) с целью определения и подтверждения соответствия средства измерений установленным техническим требованиям.

Поверке подвергаются средства измерений, подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору (ГМКН) при выпуске их из производства или ремонта, при ввозе по импорту и в ходе эксплуатации.

ГМКН распространяется на:

- здравоохранение, ветеринарию, охрану окружающей среды, обеспечение безопасности труда;

- торговые операции и взаимные расчеты между покупателем и продавцом, в том числе на операции с применением игровых автоматов и устройств;

- государственные учетные операции;

- обеспечение обороны государства;

- геодезические и гидрометеорологические работы;

- банковские, налоговые, таможенные и почтовые операции;

- производство продукции, поставляемой по контрактам для государственных нужд в соответствии с законодательством Российской Федерации;

- испытания и контроль качества продукции в целях определения соответствия обязательным требованиям государственных стандартов;

- обязательную сертификацию продукции и услуг;

- измерения, проводимые по поручению органов суда, прокуратуры, арбитражного суда, государственных органов управления РФ;

- регистрацию национальных и международных спортивных рекордов.

Средства измерений, не подлежащие поверке, в добровольном порядке могут подвергаться калибровке или метрологической аттестации.

Калибровка средств измерений – совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и (или) пригодности к применению средства измерений, не подлежащего ГМКН. Калибровка средств измерений производится калибровочными лабораториями с использованием эталонов, соподчиненных государственным эталонам единиц величин.

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.

В Вооруженных Силах РФ силами Метрологической службы ВС осуществляется метрологическое обеспечение вооружения и военной техники (МлО ВВТ), составной частью которого является метрологическое обслуживание ВВТ.

Под метрологическим обслуживанием вооружения и военной техники понимаются измерения параметров и тактико-технических характеристик образца вооружения и военной техники, проводимые в процессе технического обслуживания и восстановления образца в войсках (силах).

Одной из групп образцов ВВТ является военная измерительная техника (ВИТ) – совокупность средств измерений военного назначения (СИВН) и метрологических комплексов военного назначения, а также используемых при измерениях вспомогательных устройств и оборудования.

Составной частью измерительной техники является метрологическая техника.

Метрологическая техника – совокупность военных и рабочих эталонов, метрологических комплексов, рабочих средств измерений, вспомогательных устройств и оборудования, предназначенных для поверки и ремонта средств измерений метрологическими воинскими частями и подразделениями (МВЧП).

Метрологическая воинская часть (подразделение) – воинская часть (подразделение) из состава Метрологической службы ВС, решающая задачи поверки и ремонта средств измерений.

К МВЧП относятся: центральные базы, базы, лаборатории, мастерские и пункты измерительной техники всех наименований. В области своей аккредитации они осуществляют поверку средств измерений – средств измерений военного назначения, разработанных и (или) применяемых в установленном порядке в ВС, которые делятся на военные эталоны, рабочие эталоны и рабочие средства измерений.

При этом метрологические службы руководствуются «Перечнем средств измерений военного назначения, разрешенных для комплектации вооружения и военной техники и поставки Министерству обороны РФ».М.: ВИ,2001 -167 с. и ГОСТ РВ 8.576–2000 «ГСИ. Порядок проведения поверки средств измерений в сфере обороны и безопасности РФ».

Поверка средств измерений в ВС – совокупность операций, выполняемых аккредитованной на право ее проведения метрологической воинской частью (подразделением), в целях определения и подтверждения соответствия средства измерений установленным техническим требованиям.

Поверка электронных СИ осуществляется в основном в следующих отделах (отделениях) МВЧП: измерения времени и частоты; измерения электрических и магнитных величин; радиотехнические и радиоэлектронные измерения; специальные измерения.

1.2. ОСНОВНЫЕ НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ ПО ПОВЕРКЕ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

Закон РФ «Об обеспечении единства измерений».

Руководство по метрологическому обеспечению Вооруженных Сил Российской Федерации – Приказ МО РФ 2000 г. № 245.

ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики ГОСТ 8.009- ГСИ. Эталоны единиц физических величин. ОсновГОСТ 8.057- ГОСТ 8.061- ГОСТ 8.372- разработки, утверждения, регистрации, хранения и ГСИ. Эталоны. Способы выражения погрешностей.

ГОСТ 8. 381- ГОСТ 8.395- ГСИ. Порядок установления и корректировки межпоГОСТ 8.565- ГОСТ 8.

ГОСТ Р 8.000-2000 ГСИ. Основные положения.

ГОСТ Р 8.563-96 ГСИ. Методики выполнения измерений.

ГОСТ РВ 8.567-97 ГСИ. Эталоны военные.

ГОСТ РВ 8.576-00 ГСИ. Порядок проведения поверки средств измерений ПР 50.2.006-99 ГСИ. Порядок проведения поверки средств измерений.

ПР 50.2.007-94 ГСИ. Поверительные клейма.

ПР 50.2.012-94 ГСИ. Порядок аттестации поверителей средств измерений.

ПР 50.2.015-94 ГСИ. Порядок определения стоимости (цены) метрологических работ.

ПР 50. 2. 017-95 ГСИ. Положение о Российской системе калибровки.

ПР РСК 002-95 Калибровочные клейма.

Р РСК 001-95 Типовое положение о калибровочной лаборатории.

РД 50-419-83 Нормирование продолжительности поверочных работ.

РД 50-453-84 Характеристики погрешности средств измерений в реальных условиях эксплуатации. Методы расчета.

МИ 185-79 Методические указания по расчету численности подразделений ведомственных метрологических служб.

МИ 187-86 ГСИ. Критерии достоверности и параметры методик МИ 188-86 ГСИ. Установление значений параметров методик поверки.

МИ 1572-86 ГСИ. Классификация функциональных групп поверочного оборудования.

МИ 1753-87 ГСИ. Средства автоматизированной поверки. Дополнительные требования к составу технического задания и порядку разработки опытных образцов.

МИ 1832-88 ГСИ. Сличение групп средств поверки одинакового МИ 1837-93 ГСИ. Типовое положение о контрольно-поверочном пункте территориального органа Госстандарта России.

МИ 1872-88 ГСИ. Межповерочные интервалы образцовых средств измерений. Методика определения и корректировки.

МИ 2005-89 ГСИ. Порядок проведения работ по взаимному признанию государственных испытаний и поверки МИ 2187-92 ГСИ. Межповерочные и межкалибровочные интервалы средств измерений. Методика определения.

МИ 2284-94 ГСИ. Документация поверочных лабораторий.

МИ 2314-00 ГСИ. Служба развития поверочно-технологической МИ 2322-99 ГСИ. Типовые нормы времени на поверку средств измерений.

МИ 2526-99 ГСИ. Нормативные документы на методики поверки МИ 2546-99 ГСИ. Методы определения экономической эффективности метрологических работ.

Поверка средств измерений осуществляется в соответствии с требованиями документов (ГОСТ, МИ, ТО) на методики поверки (рис. 1.1).

Методика поверки – совокупность операций, правил и рекомендуемых средств измерений, обеспечивающая выполнение поверки СИ и получение результатов, позволяющих принять решение о пригодности СИ к применению по назначению. Нормативные документы на методики поверки средств измерений указаны в МИ 2526-99 и РМГ 51-2002.

Норма времени на поверочную работу – это необходимая и достаточная мера затрат труда поверителей для выполнения одной поверки одного средства измерений, методика проведения которой регламентирована государственными стандартами или иными нормативно-техническими документами (НТД). Типовая норма времени на поверочную работу охватывает среднюю ее продолжительность в нормативных условиях, включая затраты рабочего времени на подготовку к данной поверке, а также на обработку и оформление ее результатов. При этом следует ориентироваться на «Нормы времени на поверку и ремонт войсковых средств измерений и контроля в метрологических частях и подразделениях СА и ВМФ».- М.:

МО,1990 и МИ 2322-99 «Типовые нормы времени на поверку СИ».

При поиске нормативных документов по поверке конкретных средств измерений следует использовать «Указатель 200_г. Нормативные документы в области метрологии», в который включаются все действующие в РФ нормативные документы в сфере метрологического обеспечения на соответствующий год, и перечень средств измерений, подлежащих периодической поверке в РА и ВМФ.

Действующие нормативно-технические документы по поверке электронных видов средств измерений приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1.

Вид (тип) средств Нормативно-техническая документация измерений по поверке рабочих средств измерений В1, В4, В6 Техническое описание (ТО), ГОСТ 8.429- Окончание таблицы 1. С4, С6, С8, С9 ТО, ГОСТ 8.331-

1.3. ОРГАНИЗАЦИЯ ПОВЕРКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ В

ВООРУЖЕННЫХ СИЛАХ

Общие требования к организации поверочных работ Средства измерений, эксплуатируемые в Вооруженных Силах Российской Федерации, подлежат поверке. Поверка СИ подразделяется на первичную и последующие: периодическую, внеочередную, инспекционную и экспертную.

Первичной поверке подлежат СИ 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.

Периодической поверке через определенные промежутки времени подлежат СИ, находящиеся в эксплуатации или на хранении:

по истечении межповерочного интервала (МПИ);

при переконсервации СИ или образцов ВВТ, имеющих в своем составе СИ.

Внеочередной поверке подлежат СИ:

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 СИ, находящихся в эксплуатации;

после проведения ремонта, связанного с их вскрытием;

при известном или предполагаемом повреждающем воздействии на СИ;

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

при среднем и капитальном ремонте образцов ВВТ, на которых установлены СИ, независимо от времени проведения их последней поверки;

во всех случаях, когда имеются сомнения в правильности показаний СИ.

Инспекционной поверке подлежат СИ 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 СИ проводят при возникновении спорных вопросов по метрологическим характеристикам, исправности СИ 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 СИ) и не применяются при измерениях с нормированной точностью;

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

Отнесение к индикаторам встроенных или входящих в состав образцов ВВТ СИ, а также СИ, применяемых при контроле технического состояния и восстановлении образцов ВВТ, осуществляется в соответствии с указаниями в эксплуатационной документации на образцы ВВТ. При отсутствии таких указаний право отнесения этих СИ к индикаторам и утверждение их перечней предоставляется должностным лицам, которым подчинены метрологические службы видов Вооруженных Сил и управлений Министерства обороны. Проекты перечней разрабатываются управлениями и службами видов Вооруженных Сил, управлений Министерства обороны Российской Федерации, ответственными за эксплуатацию ВВТ, и согласовываются начальниками соответствующих метрологических служб.

Средства измерений, встроенные в образцы ВВТ, которые находятся на гарантии или подлежат гарантийному надзору, могут относиться к индикаторам только по согласованию с разработчиком ВВТ.

Право отнесения СИ к индикаторам и утверждения их перечней для СИ, встроенных или входящих в состав метрологической техники (ПЛИТ, военные и рабочие эталоны, поверочные установки, рабочие места поверителей и др.) предоставляется начальнику Метрологической службы Вооруженных Сил, а также по согласованию с ним - начальникам метрологических служб видов Вооруженных Сил и управлений Министерства обороны (в части специальной метрологической техники, применяемой только в виде Вооруженных Сил, управлений Министерства обороны ).

Для остальных СИ право отнесения их к индикаторам предоставляется командирам воинских частей и соединений, эксплуатирующих эти СИ. Перечни таких СИ должны быть предварительно согласованы с вышестоящей метрологической службой.

В формулярах (паспортах) СИ, отнесенных установленным порядком к индикаторам, или в эксплуатационной документации на образцы ВВТ (для СИ, встроенных в образцы ВВТ или входящих в их состав) делается запись «Периодической поверке не подлежит», которая заверяется подписью командира воинской части (начальника службы) и гербовой печатью ВЧ.

На лицевую панель этих СИ наносится отчетливо видимое обозначение «И».

Право относить СИ к учебным и утверждать их списки в военноучебных заведениях Вооруженных Сил Российской Федерации предоставляется заместителям начальников военно-учебных заведений, а в воинских частях - их командирам по согласованию с вышестоящей метрологической службой.

На лицевую сторону учебных СИ должно быть нанесено отчетливо видимое обозначение «У».

Периодическую поверку СИ, постоянно используемых для измерения не всех величин, которые с их помощью могут быть определены, или в ограниченных диапазонах, секторах и точках шкал, разрешается проводить в сокращенном объёме.. В этом случае в процессе поверки определяется их пригодность для измерения только тех величин, которые фактически измеряются, или в тех диапазонах, секторах и точках шкал, на которых они применяются.

Сокращенной поверке подвергаются СИ общего применения, а также встроенные или входящие в состав образцов ВВТ (включая метрологическую технику) и предназначенные для решения конкретной измерительной задачи.

Списки таких СИ, содержащие перечень определяемых метрологических характеристик, разрабатываются службами воинских частей и соединений, ответственными за их эксплуатацию, согласовываются с вышестоящими метрологическими службами (от объединений и им равных и выше) и утверждаются должностными лицами (от командующих объединений и им равных и выше), в подчинении которых находятся воинские части и соединения. Для МВЧП списки СИ, поверяемых по сокращенной программе, утверждают по подчиненности начальники вышестоящих метрологических служб (от объединений и им равных и выше).

В формулярах (паспортах) таких СИ делается запись «Поверка по сокращенной программе разрешена», которая заверяется подписью командира воинской части (заместителем командира воинской части) и скрепляется гербовой печатью воинской части. Кроме этого в формулярах (паспортах) СИ, поверяемых по сокращенной программе, указываются нормативный документ, разрешивший сокращенную поверку, перечень определяемых метрологических характеристик и диапазоны, сектора и точки шкал, на которые могут применяться данные СИ. В формулярах (паспортах) и свидетельствах о поверке дополнительно делаются отметки, подписанные поверителем и заверенные оттиском поверительного клейма, содержащие сведения о диапазонах, секторах, точках шкал, а также физических величинах, для которых допускается применение СИ, например: «Пригоден для измерения только... в диапазоне от... до...». На формуляры (паспорта) таких СИ дополнительно наносится знак «СП», обозначающий ограниченную возможность их применения.

Номенклатура СИ (вид, группа или тип), подлежащих периодической поверке в Вооруженных Силах, и МПИ определяются соответствующими перечнями или эксплуатационной документацией на образцы ВВТ. Перечень СИ (по рабочим эталонам и рабочим СИ общего применения), подлежащих периодической поверке в Вооруженных Силах, разрабатывается органом управления Метрологической службы ВС, согласовывается с метрологическими службами видов ВС, управлений Министерства обороны и утверждается первым заместителем Министра обороны Российской Федерации. На его основе с учетом особенностей эксплуатации ИТ и решаемых задач в видах ВС и управлениях Министерства обороны разрабатываются перечни СИ (по специальным СИ и рабочим СИ общего применения), подлежащих периодической поверке в виде ВС, управлении Министерства обороны, которые согласовываются с начальником Метрологической службы ВС и утверждаются главнокомандующими видами Вооруженных Сил, начальниками управлений Министерства обороны.

Длительность МПИ устанавливается при утверждении типа СИ и определяется из эксплуатационной документации на СИ или образцы ВВТ (для встроенных СИ или входящих в состав образцов ВВТ) и не должна превышать в перечнях видов ВС и управлений Министерства обороны длительности МПИ для аналогичных СИ из перечня для Вооруженных Сил Российской Федерации.

Значения МПИ выбираются в месяцах из ряда: 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9;

10; 11; 12; 15; 18; 21; 24; 30 и т.д. через 6 месяцев.

В процессе эксплуатации СИ, исходя из их надежности, интенсивности и условий эксплуатации СИ, особенностей объектов измерений, а также статистики отказов СИ, их МПИ могут корректироваться. Методики корректировки МПИ разрабатываются (согласовываются) 32 ГНИИИ МО и утверждаются начальником Метрологической службы ВС. Предложения с необходимыми обоснованиями по корректировке МПИ для эталонов разрабатывает 32 ГНИИИ МО, а для рабочих СИ - соответствующие управления и службы, ответственные за их эксплуатацию. Корректировка МПИ осуществляется при переработке перечней или оперативно путем внесения в них изменений (ГОСТ 8.565-99; МИ 2187-92; МИ 1872-88). Перечни перерабатываются (дополняются) по мере необходимости, но не реже одного раза в 5 лет.

Предложения и обоснования от видов ВС и управлений Министерства обороны по корректировке МПИ рабочих СИ в сторону их увеличения по сравнению с МПИ для аналогичных СИ из перечня Вооруженных Сил РФ или эксплуатационной документации на образцы ВВТ и СИ подлежат экспертизе в 32 ГНИИИ МО и согласованию с начальником Метрологической службы Вооруженных Сил Российской Федерации.

Работы по поверке СИВН проводят 32 ГНИИИ МО и МВЧП в соответствии с областью их аккредитации.

Порядок аккредитации и лицензирования МВЧП определен следующими нормативными документами:

- ГОСТ РВ 8.575-2000 «ГСИ. Порядок проведения работ в сфере обороны и безопасности РФ по аккредитации МВЧП на право поверки средств измерений и лицензированию деятельности воинских частей по изготовлению, ремонту и реализации средств измерений»;

- Руководство по метрологическому обеспечению Вооруженных Сил РФ – Приказ МО РФ 2000 г. № 245;

- Приказ НМС ВС 2000 г. № 134 «Инструкция по аккредитации …».

Требования к метрологическим воинским частям и подразделениям, аккредитуемым на право поверки средств измерений Метрологические воинские части и подразделения, осуществляющие поверку СИ, должны обеспечивать выполнение требований законодательных и правовых актов, руководящих и нормативных документов по обеспечению единства и точности измерений.

Метрологическая воинская часть (подразделение) для аккредитации ее на право поверки СИ в заявленной области должна иметь:

исправные и поверенные рабочие эталоны и рабочие СИ, а также необходимые вспомогательные устройства и оборудование;

квалифицированных специалистов, аттестованных установленным порядком в качестве поверителей СИ;

необходимую нормативную, методическую и учетно-отчетную документацию, регламентирующую вопросы обеспечения единства измерений и порядок организации и проведения поверочных работ, а также эксплуатационную документацию на применяемые образцы ИТ;

производственные помещения и рабочие места, соответствующие требованиям по организации поверочных работ, а также санитарным нормам и правилам техники безопасности;

должностные инструкции для руководящего состава и специалистов, занимающихся организацией и проведением поверочных работ;

положение о метрологической воинской части (подразделении), определяющее ее предназначение, структуру, решаемые задачи, обязанности и ответственность должностных лиц, утвержденное начальником метрологической службы, которому данная метрологическая воинская часть подчинена (для метрологических подразделений - командиром воинской части, в состав которой оно входит);

установленной формы Руководство по качеству поверки средств измерений, содержащее Паспорт метрологической воинской части (подразделения) и порядок организации и проведения внутреннего контроля за качеством поверки СИ.

В Паспорт включаются общие сведения о МВЧП, заявляемая область аккредитации (перечень и характеристики поверяемых СИ), а также сведения, подтверждающие соответствие МВЧП установленным требованиям и ее готовность обеспечить необходимое качество поверочных работ в заявленной области аккредитации.

Порядок организации и проведения внутреннего контроля за качеством поверки СИ должен содержать описание конкретных процедур контроля и порядок оформления его результатов в данной МВЧП.

Для МВЧП объединений, соединений и воинских частей допускается иметь типовые положения на каждом уровне организационного построения войск.

Требования к подготовке поверителей и порядок их аттестации Лица, занимающиеся поверкой СИ, должны иметь соответствующую квалификацию и быть аттестованы в качестве поверителей.

Подготовка поверителей может выполняться:

военно-учебными заведениями;

учебными центрами в структуре Вооруженных Сил РФ;

Академией стандартизации, метрологии и сертификации Госстандарта России;

государственными научными метрологическими центрами;

самостоятельно в МВЧП.

Подготовка поверителей проводится в соответствии с Программами метрологической подготовки специалистов Вооруженных Сил и дополнениями к ним, разработанными в видах Вооруженных Сил и управлениях Министерства обороны с целью учета специфики поверки специальных СИ.

К аттестации в качестве поверителей допускаются лица:

получившие специальную подготовку в области метрологии и измерительной техники;

имеющие практический стаж работы в МВЧП не менее трех месяцев и обладающие практическими навыками проведения поверки СИ.

Допущенные к аттестации лица должны сдать экзамены в объеме соответствующих разделов Программ метрологической подготовки специалистов Вооруженных Сил. Результаты экзаменов оформляются протоколом заседания аттестационной комиссии, утверждаемым начальником метрологической службы, назначившим комиссию.

Лица, сдавшие экзамены, аттестуются в качестве поверителей СИ с выдачей им удостоверений поверителя. Право выдачи удостоверений поверителя предоставляется начальникам метрологических служб, полномочия которых по аттестации поверителей определены Положением о Метрологической службе Вооруженных Сил Российской Федерации (Приказ МО РФ 1996 г. № 222).

Аттестация физических лиц в качестве поверителей СИ, привлекаемых для проведения поверочных работ в рамках военно-технического сотрудничества с армиями иностранных государств, осуществляется органом управления Метрологической службы Вооруженных Сил Российской Федерации с последующим занесением в специальный раздел Реестра аттестованных специалистов-поверителей, который ведется в органе управления Метрологической службы Вооруженных Сил Российской Федерации.

1.4. ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ

Результаты поверки СИ 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 СИ опечатываются (пломбируются) закрепительным клеймом (рис. 1.2).

Для СИ, 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 СИ.

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

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

При аттестации и сличении военных эталонов, поверке рабочих эталонов ведение протоколов является обязательным. Протоколы ведутся по формам, предусмотренным нормативными документами на методики поверки. Протоколы поверки хранятся не менее МПИ внесенных в них СИ.

На поверенные рабочие эталоны выдаются свидетельства о поверке.

Результаты поверки на обороте свидетельств подписываются поверителем и заверяются оттиском поверительного клейма. Свидетельства могут быть оформлены по требованию владельца и на рабочие СИ, применение которых требует использования поправок, полученных при поверке.

В случае отсутствия у рабочего СИ формуляра (паспорта) и невозможности его клеймения результат поверки для него также оформляется выдачей свидетельства.

ПОВЕРКА

1) протокол поверки;

2) свидетельство о поверке;

3) в необходимых случаях пломбирование специальным закрепительным клеймом.

Извещение о непригодности к применению Рис. 1.2. Порядок оформления результатов поверки Срок действия свидетельств (оттисков клейм, отметок в формуляре) определяется МПИ.

Сроком годности СИ к применению следует считать:

для СИ, имеющих запись о поверке в документации (свидетельстве о поверке) - число и месяц поверки из документации (года, определяемого МПИ);

для СИ, имеющих только оттиск клейма с кварталом года поверки - конец квартала (года, определяемого МПИ);

для СИ, имеющих только оттиск клейма с годом поверки - конец года, определяемого МПИ.

В МВЧП организуется номерной учёт выдаваемых свидетельств о поверке СИ и извещений о непригодности СИ к применению.

1.5. ПОВЕРИТЕЛЬНЫЕ КЛЕЙМА Поверительные клейма для подчиненных МВЧП метрологические службы видов Вооруженных Сил Российской Федерации и управлений Министерства обороны Российской Федерации заказывают и получают через орган управления Метрологической службы Вооруженных Сил (рис. 1.3).

Орган управления Метрологической службы Вооруженных Сил:

устанавливает порядок заказа и получения поверительных клейм;

определяет условные шифры метрологических служб (МВЧП) в структуре Вооруженных Сил Российской Федерации, применяющих поверительные клейма, и ведет их учет;

разрабатывает рисунки поверительных клейм на следующий год и утверждает их в Госстандарте России;

осуществляет заказ поверительных клейм через Госстандарт России и оплачивает их изготовление.

Хранение и учет поверительных клейм в метрологических воинских частях возлагается на ответственное лицо, назначаемое командиром (начальником), а в метрологических подразделениях - на начальника подразделения.

Применять поверительные клейма могут только лица, аттестованные в качестве поверителей СИ. Клейма выдаются поверителям ответственным лицом на время их действия или на срок, установленный командиром (начальником) метрологической воинской части, под роспись в журнале учёта и выдачи поверительных клейм. Клейма по окончании работы хранятся в сейфах или других местах, исключающих несанкционированный к ним доступ. Наличие клейм у поверителей и ответственного лица еженедельно контролируется командованием МВЧП.

Поверители несут ответственность за сохранность и пригодность клейм к использованию, правомерность и правильность их применения, а также за четкость наносимых с их помощью оттисков. О случаях утраты поверительных клейм и нарушении правил их применения командиры (начальники) МВЧП немедленно докладывают по команде в метрологические службы, их выдавшие.

По истечении календарного года поверительные клейма, содержащие сведения о дате поверки, уничтожаются путем сожжения или стачивания рисунка. Уничтожение поверительных клейм осуществляется комиссией, назначаемой командиром (начальником) метрологической воинской части (для метрологического подразделения - командиром воинской части, в состав которой оно входит) с составлением акта, который утверждается лицом, назначившим комиссию. Копия акта об уничтожении поверительных клейм направляется в срок до 5 января года, следующего за отчетным, начальнику метрологической службы, их выдавшему.

Копия уничтожению Рис. 1.3. Порядок заказа и работы с поверительными клеймами (ПК) Виды поверительных клейм представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2.

Материалы, размеры и назначение Типовой рисунок Стальное прямоугольное 32 мм Для клеймения: весов лабораторных IV класса, гирь III и IV класса массой от 200 мг до Стальное круглое 3,5 мм Для клеймения: гирь V класса массой от 5 г.

до 200 г., дополнительных шкал платформенных весов, металлических мер вместимости Стальное фигурное 6 мм Для клеймения: весов всех видов, мерников металлических, автоцистерн, цистерн запра- вочных, гирь V класса от 500 г. до 10 кг.

Каучуковое 18 мм квартальное Для клеймения: тахометров, спидометров, IV счетчиков оборотов, приборов для измерения 0 давления (где не предусмотрено пломбирование), мер и приборов для измерения электрических и магнитных величин, радиоизмерительных приборов, сервисных и метеорологи- IV ческих приборов.

Для отметки: в формулярах (паспортах) различных измерительных приборов, свидетельствах о поверке.

Каучуковое круглое 12 мм квартальное Для клеймения: малогабаритных электроизмерительных приборов.

Для отметки: в формулярах (паспортах) этих приборов Стальная годовая плашка 8 мм Для пломбирования: приборов для измерения давления, измерительных трансформаторов, измерительных катушек электрического сопротивления, нормальных элементов, счетчиков электрической энергии, весов циферблатных платформенных, топливораздаточных колонок, счетчиков жидкости.

Квартальная плашка (не уничтожается) 8 мм Стальное 3,5 мм и 6 мм (не уничтожается) Каучуковое прямоугольное 12х6 мм Для нанесения знака: на средства измерений, поверенные по сокращенной программе Стальное 3,5 мм и 6 мм для гашения клейм

1.6. ПОРЯДОК СДАЧИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ НА ПОВЕРКУ И В

РЕМОНТ

Воинские части - владельцы СИ обязаны представлять СИ на поверку (ремонт) в соответствии с утвержденными планами-графиками (выписками из них). Владельцы СИ несут ответственность за своевременность представления СИ на поверку (ремонт) и получение их после поверки (ремонта).

Перед представлением СИ на поверку они должны быть проверены на функционирование и технически обслужены (в объёме ТО-1).

Неисправные СИ (с явными отказами или механическими повреждениями) на поверку не представляются, а направляются в ремонт.

Перед отправкой в ремонт СИ должны быть очищены от загрязнений, укомплектованы согласно формуляру (паспорту) и упакованы в соответствии с техническими требованиями на транспортирование.

При отправке на поверку (ремонт) все СИ укомплектовываются необходимой эксплуатационной документацией и вспомогательными элементами, придаваемыми к ним для проведения поверки (ремонта). При отправке в ремонт СИ комплектуются инструментом и принадлежностями, входящими в комплект прибора, сухие гальванические элементы и аккумуляторы изымаются1.

Отправляемая документация (формуляры, паспорта, графики и др.) должна быть заполнена на последний день эксплуатации. К отправляемым в ремонт СИ прилагаются первый экземпляр акта технического состояния и извещение о непригодности (при наличии). В случае утраты формуляра (паспорта) представляется его дубликат, заверенный подписью командира воинской части (заместителя командира воинской части) и гербовой печатью воинской части. Вместе с рабочими эталонами представляются свидетельства об их последней поверке.

Герметичные аккумуляторы резервного питания, встроенные в СИ, при отправке в ремонт допускается не изымать, при этом должны быть приняты меры, исключающие самопроизвольное включение питания СИ.

Средства измерения давления в системах, где применяется кислород, ядовитые жидкости и газы, обезжириваются или нейтрализуются порядком, установленным в эксплуатационной документации на системы, о чём в МВЧП представляется соответствующая справка.

Доставка СИ в МВЧП на поверку (ремонт) и обратно осуществляется силами и средствами воинских частей - владельцев СИ. Для доставки СИ, прибывших на железнодорожную станцию (в аэропорт, порт) по месту дислокации МВЧП, последняя, при необходимости, оказывает помощь автотранспортом.

Сдача СИ на поверку (ремонт) в МВЧП и получение их после поверки (ремонта) производятся по приемо-сдаточной ведомости, оформляемой в двух экземплярах. Первый экземпляр остается в деле МВЧП, второй вручается представителю воинской части и служит основанием для получениям СИ из поверки (ремонта). Выдача СИ из поверки (ремонта) представителям воинских частей-владельцев СИ осуществляется по предъявлении доверенности и второго экземпляра приемо-сдаточной ведомости.

При получении СИ из поверки (ремонта) представитель воинской части должен проверить:

- его комплектность (в том числе наличие штатного инструмента и принадлежностей, используемых при поверке и регулировке);

- наличие оттисков клейм в закрепительных гнездах и на пломбах;

- правильность оформления результатов поверки (ремонта).

Средства измерений, поступившие в воинскую часть из ремонта без их приемки представителями воинской части в ремонтной организации, принимаются КТК, назначаемой командиром воинской части. Результаты приемки оформляются актом технического состояния (форма 12 Руководства по учету), в котором отмечаются недостатки, связанные с некачественным ремонтом, некомплектностью и т.п. При наличии замечаний, связанных с нарушением правил транспортирования СИ, претензии предъявляются транспортным организациям установленным порядком. Ремонтной организации направляется один экземпляр акта приема (форма 4 Руководства по учету) в пятидневный срок со дня получения СИ воинской частью.

При возникновении отказа вновь изготовленного, отремонтированного или доработанного образца ИТ в периоды гарантийных обязательств поставщику предъявляется рекламация.

На отказавшие образцы ИТ, если их отказ или повреждение произошли в результате нарушений правил эксплуатации, установленных в эксплуатационной документации на эти образцы и других нормативных документах, рекламации не предъявляются.

ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ ПОВЕРКИ

ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ

2.1. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ

СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

В зависимости от физической природы измеряемых величин можно выделить:

- измерения неэлектрических величин;

- измерения электрических величин (электрические измерения);

- измерения радиотехнических величин (радиоизмерения).

Электрические измерения – область метрологии, предметом которой являются методы и средства контроля процесса передачи электромагнитной энергии и получения измерительной информации о протекании различных регулируемых электрических процессов. Таким образом, под электрическими измерениями понимают область измерений, связанных главным образом с определением энергетических характеристик электрических процессов (тока, напряжения, мощности и др.). Следует отметить, что часто измерения неэлектрических величин и радиотехнических величин путем преобразования этих величин сводят к электрическим измерениям.

Радиотехнические измерения – область метрологии, предметом которой являются методы и средства контроля процессов создания информационных сигналов, их передачи, приема, преобразования, хранения и воспроизведения. Кратко их называют радиоизмерениями.

Радиотехнические измерения основываются на электроизмерениях, но имеют следующие особенности:

1) практически неограниченный диапазон частот сигналов;

2) широкий диапазон изменения измеряемых величин;

3) большое число измеряемых параметров радиосигналов;

4) большое разнообразие измеряемых характеристик радиоэлектронных и радиотехнических устройств;

5) жесткие требования к значениям входных (выходных) сопротивлений (импеданса) средств измерений;

6) необходимость учета влияния на результат частоты измеряемых сигналов и параметров соединительных проводов (кабелей);

7) жесткие требования к стабильности и метрологической надежности средств радиоизмерений.

Отмеченные особенности оказывают существенное влияние на принципы построения средств радиотехнических измерений и методику их поверки.

Под средством радиотехнических измерений понимается техническое устройство, предназначенное для радиотехнических измерений, т.е.

имеющее нормированные метрологические характеристики, оказывающие влияние на результаты и погрешности измерений.

В настоящее время смещение акцентов в область сложных электрических и радиотехнических измерений привело к появлению понятия «Электронные измерения» и «Электронные средства измерений».

Электронные измерения отражают два обстоятельства:

1) целевое назначение – измерения в электронике и других областях, использующих электронные, радиоэлектронные и радиотехнические устройства;

2) построение средств измерений на основе электронных элементов и использование методов электронной техники и радиотехники.

Средства радиотехнических измерений являются электронными, т.е.

в своих устройствах преобразования и отображения содержат электронные, транзисторные или ионные узлы, микросхемы, микропроцессоры, усилители, счетчики, кодопреобразователи и т.п.

По способу получения и представления результата электронные средства измерений могут быть аналоговыми, цифровыми и аналогоцифровыми.

По рабочему диапазону частот они подразделяются на низкочастотные, высокочастотные, сверхвысокочастотные и оптические.

Совокупность средств измерений, предназначенных для измерений определенной физической величины, называется видом средств измерений. Вид СИ может включать несколько типов СИ.

ГОСТ 15094-86 устанавливает классификацию и основные обозначения электронных средств измерений. При этом в зависимости от вида измеряемых величин электронные СИ делятся на 21 подгруппу.

Эту классификацию удобно представить в виде схемы из четырех групп средств измерений (рис. 2.4).

Под принципом построения средства измерений понимают совокупность реализованных в нем принципов и методов измерений, а также схемотехнических решений, обеспечивающих получение результата измерений с заданными метрологическими характеристиками.

Различают два основных метода измерений:

1. Метод непосредственной оценки – метод, при котором значение измеряемой величины определяется непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора.

2. Метод сравнения – метод, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, хранимой или воспроизводимой мерой. Этот метод точнее, но сложнее.

В соответствии с реализуемым методом электронные средства измерений по принципу измерения подразделяются на приборы прямого преобразования (рис. 2.5, а) и приборы сравнения (рис.2.5,б).

Принципы построения конкретных видов электронных средств измерений подробно рассмотрены в [4].

Приборы для А – приборы для измерения силы тока измерения па- В – приборы для измерения напряжения раметров сиг- М – приборы для измерения мощности налов и элек- Ч – приборы для измерения частоты и времени тромагнитных Ф – приборы для измерения разности фаз и группового полей времени запаздывания П – приборы для измерения напряженности поля, плотности потока энергии, радиопомех и параметров антенн С – приборы для наблюдения, измерения и исследования форм сигнала и спектра Средства для Г – генераторы измерительные контроля и Т – генераторы цифровых сигналов измерения ха- Е – приборы для измерения параметров компонентов и рактеристик цепей с сосредоточенными постоянными (измерители элементов и иммитанса) устройств ра- Р – приборы для измерения параметров элементов и диоэлектрон- трактов с распределенными параметрами ных систем Л – приборы для измерения параметров ЭВП, ППП и Х – приборы для наблюдения и исследования характеристик радиоустройств Установки для К – установки измерительные, системы измерительные контроля ра- автоматизированные диоэлектрон- Ц – анализаторы потока цифровых данных ных систем и Н – меры электрических величин средств изме- П - специальные измерительные комплексы и приборы Вспомога- У – усилители измерительные тельные при- Д – приборы для измерения ослаблений боры, блоки и Б – источники питания измерительные узлы Я – блоки измерительных приборов Э – измерительные устройства коаксиальных и волноводных трактов Рис. 2.4. Классификация электронных средств электрорадиоизмерений Несмотря на большое разнообразие электронных средств измерений, можно выделить ряд типовых узлов и функциональных связей, присущих большинству средств измерений, и представить обобщенную структурную схему электронных средств измерений (рис. 2.6).

устройство Входные и выходные устройства состоят из элементов, обеспечивающих согласование с нагрузкой, и масштабных преобразователей (усилителей, делителей, аттенюаторов, трансформаторов и т.п.).

Устройства преобразования являются основой электронных средств измерений и реализуют следующие функции:

- изменения физического содержания измеряемой физической величины в первичном преобразователе;

- преобразования сигнала измерительной информации в соответствии с заданной зависимостью во вторичных преобразователях;

- сравнения измеряемой величины с мерой в устройстве сравнения;

- преобразования аналоговой величины в цифровую (АЦП) или цифровой величины в аналоговую (ЦАП);

- реализации управляющих воздействий от микропроцессорной системы в автоматизированных вариантах СИ.

Устройства формирования выполняют аналогичные функции, но по отношению к выходному сигналу.

Мера – устройство, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера с определенной точностью. В измерительных генераторах мера является источником для формирования измерительных сигналов. В измерительных приборах сравнения с мерой сравнивают измеряемый сигнал. В осциллографах и многих других приборах мера представлена в виде калибраторов для поверки, настройки и калибровки приборов.

Измерительное устройство это основная часть измерительной цепи, реализующая функцию измерения сигнала, представленного в удобной для этого форме.

Значение измеряемой или связанной с ней величины в аналоговой или цифровой форме может считываться с отсчетного устройства, отображаться с помощью устройства наглядного отображения, документироваться устройством регистрации или передаваться на расстояние через приборный интерфейс.

К вспомогательным устройствам относят вторичные источники питания, источники автономного питания, коммутаторы сигналов и узлов, органы управления и индикации, измерительные кабели, термостаты и т.п.

2.2. ЭТАЛОНЫ ЕДИНИЦ ВЕЛИЧИН В СИСТЕМЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

В Конституции Российской Федерации записано (Статья 71): "В ведении Российской Федерации находятся... стандарты, эталоны, метрическая система и исчисление времени...".

Закон РФ "Об обеспечении единства измерений" дает определение эталона единицы величины.

Эталон единицы величины - средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины (или кратных либо дольных значений единицы величины) с целью передачи ее размера другим средствам измерений данной величины.

Государственный эталон единицы величины - эталон единицы величины, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории РФ. Государственные эталоны являются исключительной федеральной собственностью, подлежат утверждению Госстандартом России и находятся в его ведении.

Для обеспечения единства измерений необходима тождественность единиц, в которых проградуированы все средства измерений одной и той же физической величины. Единство измерений достигается путем точного воспроизведения и хранения установленных единиц физических величин и передачи их размеров применяемым средствам измерений. Размеры единиц воспроизводятся, хранятся и передаются с помощью эталонов. Высшим звеном в метрологической цепи передачи размеров единиц измерений являются государственные эталоны. От них размер передается рабочим эталонам и далее рабочим средствам измерений. Таким образом, эталоны единиц величин играют определяющую роль в системе метрологического обеспечения.

Международные эталоны единиц величин хранятся в Международном бюро мер и весов (МБМВ), расположенном во французском городе Севре. В международной практике государственные эталоны обычно называются национальными.

Большинство национальных эталонов единиц величин хранится в Всероссийском научно-исследовательском институте метрологии им.

Д.И.Менделеева в Санкт-Петербурге. Создание, хранение и применение эталонов, контроль за их состоянием подчиняются единым правилам, установленным ГОСТ 8.057-80 и ГОСТ 8.372-80. Воспроизведение основных единиц Международной системы единиц (СИ) должно осуществляться с помощью государственных эталонов, т.е. в централизованном порядке.

Воспроизведение дополнительных, производных, а в случае необходимости и внесистемных единиц осуществляется одним из двух способов:

1) централизовано - с помощью единого для всей страны Государственного эталона;

2) децентрализовано - посредством косвенных измерений, выполняемых в органах метрологической службы с помощью рабочих эталонов.

Государственные эталоны бывают двух видов (рис.2.7): первичные и специальные.

Эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы с наивысшей в стране точностью, называется первичным. Специальный эталон воспроизводит единицу в особых условиях, когда прямая передача размера единицы от первичного эталона с требуемой точностью технически неосуществима (ВЧ и СВЧ, малые и большие энергии и т.п.). Он заменяет для этих условий первичный эталон.

ГОСУДАРСТВЕННЫЕ ЭТАЛОНЫ

ПЕРВИЧНЫЕ ПЕРВИЧНЫЕ

ЭТАЛОНЫ ЭТАЛОНЫ

ВТОРИЧНЫЕ ЭТАЛОНЫ

ЭТАЛОН ЭТАЛОН ЭТАЛОН ВОЕННЫЕ

СРАВНЕНИЯ СВИДЕТЕЛЬ КОПИЯ ЭТАЛОНЫ

РАБОЧИЕ

ЭТАЛОНЫ

РАБОЧИЕ

Первичные и специальные эталоны являются исходными для страны, поэтому для придания им силы закона на каждый государственный эталон утверждается ГОСТ и назначается ученый - хранитель эталона. Исходными могут также быть вторичные эталоны - эталоны, получающие размер единицы непосредственно от первичного эталона данной единицы.

Вторичные эталоны составляют часть совокупности подчиненных средств хранения единиц и передачи их размера. Они создаются и утверждаются в тех случаях, когда это необходимо для организации поверочных работ и обеспечения сохранности и наименьшего износа Государственного эталона.

По своему метрологическому назначению вторичные эталоны делятся на: эталоны-копии, эталоны сравнения, эталоны-свидетели и рабочие эталоны (рис.2.7).

Эталон - копия предназначен для хранения и передачи размеров единиц рабочим эталонам вместо государственного эталона. Он не всегда является физической копией государственного эталона.

Эталон - сравнения применяют для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут непосредственно сличаться друг с другом. С их помощью осуществляется периодическое сличение национальных эталонов с международными эталонами. Эти вспомогательные эталоны выполняются обычно в виде легко перевозимых мер.

Эталон - свидетель предназначен для проверки сохранности государственного эталона и для замены его в случае порчи или утраты.

Рабочий эталон - вторичный эталон, предназначенный для передачи размера единицы другим рабочим эталонам (меньшей точности) и рабочим средствам измерений. Они должны проходить государственную поверку и их точность должна быть подтверждена документами. В настоящее время в нашей стране создана эталонная база, включающая в себя около 150 государственных и 500 вторичных эталонов.

Вторичные эталоны могут осуществляться в виде: комплекса средств измерений, одиночного эталона, группового эталона или эталонного набора.

Одиночный эталон состоит из одной меры, одного измерительного прибора или одной измерительной установки, обеспечивающих воспроизведение и хранение единицы самостоятельно, без участия других средств измерений того же типа. Примерами одиночного эталона служат вторичные эталоны единицы массы - килограмма в виде платиноиридиевых и стальных гирь.

Групповой эталон состоит из совокупности однотипных мер, измерительных приборов или других средств измерений, применяемых как одно целое для повышения надежности хранения единицы. Размер единицы, хранимой групповым эталоном, определяется как среднее арифметическое из значений, воспроизводимых отдельными мерами и измерительными приборами, входящими в состав группового эталона. Групповые эталоны бывают постоянного и переменного составов. Отдельные меры, входящие в групповой эталон, могут применяться в качестве одиночных рабочих эталонов.

Эталонный набор представляет собой эталон в виде набора мер или набора измерительных приборов, позволяющих хранить единицу или измерять величину в определенном диапазоне, в котором отдельные меры или измерительные приборы набора предназначены для различных значений или различных областей значений измеряемой величины.

Каждый эталон состоит из воспроизводящей части и измерительной, предназначенной для передачи размера единицы эталонам и средствам измерений, с меньшей точностью. Для периодической передачи размеров единиц в процессе поверки рабочих средств измерений используются рабочие эталоны, которые могут иметь разные разряды по результатам их метрологической аттестации. Их называют разрядными эталонами.

Эталоны служат материально-технической базой обеспечения единства измерений в стране.

Все эталоны после утверждения вносятся в Реестр эталонов. Регламентирован строго индивидуальный подход к эталонам, исходя из того, что каждый - важнейшая установка государственного значения. В настоящее время считается, что эталонная база страны удовлетворяет насущным потребностям науки и хозяйства. Государственные эталоны создает, утверждает, хранит и применяет Госстандарт РФ, а вторичные - метрологические службы государственных органов управления.

Передача размеров единиц величин всем рабочим средствам осуществляется с помощью мощной поверочно-технологической базы Государственной метрологической службы, а также поверочных подразделений метрологической службы. Передача размеров единиц - важная и ответственная функция, направленная на обеспечение единства измерений в стране. Средства, методы и точность передачи размеров единицы от эталона рабочим средствам измерений устанавливаются специальным документом - поверочной схемой в соответствии с ГОСТ 8.061-80.

Стандартом установлен многоступенчатый порядок передачи размеров единицы величины от государственного эталона всем рабочим средствам измерений данной величины с помощью рабочих эталонов. В зависимости от класса точности рабочему эталону присваивается разряд от 1го до 4-го. Под разрядом понимают категорию рабочего эталона, отнесенного к одной из ступеней поверочной схемы. Разряд присваивается в результате метрологической аттестации.

В зависимости от области применения все поверочные схемы подразделяются на два вида - государственные и локальные (ведомственные).

Совокупность рабочих эталонов и вспомогательных средств называют поверочной установкой.

Метрологический комплекс – совокупность функционально связанных рабочих мест, оснащенных рабочими эталонами, рабочими средствами измерений, средствами вычислительной техники, вспомогательными устройствами и оборудованием и предназначенных для поверки и ремонта средств измерений определенной номенклатуры.

В органах метрологической службы Вооруженных Сил применяются вторичные эталоны, называемые военными эталонами. Понятие военный эталон (ВЭ) единицы величины обозначает эталон, разработанный по заказу Министерства Обороны и признанный Госстандартом в качестве исходного для Вооруженных Сил. Военные эталоны хранятся в 32 Государственном научно-исследовательском испытательном институте МО РФ ( ГНИИИ МО).

Порядок передачи единиц физических величин от эталона к объектам вооружения и военной техники представлен на рис. 2.8.

Рис. 2.8. Порядок передачи единиц величин объектам ВВТ Одной из основных задач 32 ГНИИИ МО является: исследование и эксплуатация военных эталонов - резерва государственных эталонов, поверка по ним исходных рабочих эталонов и выполнение особо точных измерений на образцах вооружения и военной техники; разработка концепции и основных направлений развития военных эталонов.

Поверка и ремонт рабочих эталонов метрологических воинских частей и подразделений обычно производится на центральных базах измерительной техники (ЦБИТ) и базах измерительной техники (БИТ) сферы обороны и безопасности.

К военным эталонам предъявляются специфические требования: автономность, живучесть, оперативность и мобильность. Поэтому особенностями военных эталонов являются:

- наличие эталонов-переносчиков для оперативной поверки рабочих эталонов на местах;

- возможность перебазирования в запасные районы;

- автономная аттестация без использования государственных эталонов;

- устойчивость к поражающим факторам и помехам;

- восстанавливаемость.

Военные эталоны ЕФВ вместе с совокупностью рабочих эталонов и поверочных средств МВЧП составляют техническую основу системы ОЕИ в сфере обороны. Они являются резервом ГЭ РФ и исходными эталонами для обеспечения деятельности в сфере обороны по воспроизведению, хранению и передаче размеров ЕФВ рабочим СИ и объектам вооружения, военной и специальной техники. Для достижения ЕИ на государственном уровне ВЭ подлежат периодическому сличению или аттестации по государственным эталонам РФ (ст.7 Положения о системе обеспечения единства и точности измерений в сфере обороны и безопасности РФ).

По отношению к государственным эталонам военные эталоны являются вторичными и изготовлены так, чтобы обеспечивать единство измерений в войсковых условиях. Военные эталоны представляют собой средства (или комплексы средств) измерений наивысшей точности, утвержденные в качестве исходных. Они предназначены для воспроизведения и хранения единиц ФВ и передачи их размеров войсковым рабочим эталонам, а от них – войсковым рабочим средствам измерений в целях обеспечения единства и требуемой точности измерений. Военные эталоны утверждаются Госстандартом и вводятся в действие в ВС РФ установленным порядком.

В сфере обороны различают:

ВЭ-переносчик.

ВЭ сравнения – эталон, применяемый для сличения ВЭ с Государственным Эталоном.

Сличение ГЭ и ВЭ – совокупность операций исследовательского характера по установлению соотношения между размерами единиц величин, воспроизводимых государственными и военными эталонами.

ВЭ-переносчик – эталон, предназначенный для передачи размера единицы величины военного эталона поверяемым военным эталонам или рабочим средствам измерений военного назначения на месте эксплуатации (ГОСТ РВ 8.572-99).

Метрологическая аттестация ВЭ – совокупность операций исследовательского характера по передаче размера ЕФВ от ГЭ военному эталону и установлению или подтверждению его пригодности к использованию по назначению.

2.3. СОДЕРЖАНИЕ И МЕТОДЫ ПОВЕРКИ ЭЛЕКТРОННЫХ

СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

Содержание поверки электронных средств измерений можно представить как последовательное исследование:

1. Административное исследование (проверка комплектности, наличия пломб и клейм, внешний осмотр, целостность органов управления и индикаторов, …).

2. Техническое исследование (поверка правильности установки блоков и узлов, анализ износа и повреждений, проверка прибора на функционирование без оценки точности его работы и измерения в соответствии с инструкцией по эксплуатации). В случае ненормальной работы поверка по основным техническим характеристикам не производится, и прибор направляется в ремонт.

3. Метрологическое исследование (устанавливаются значения поверяемых метрологических характеристик, оцениваются погрешности и принимается решение) 4. Оформление результатов поверки (подтверждение пригодности СИ к применению или признание СИ непригодным к применению с соответствующим оформлением) в соответствии с требованиями нормативных документов.

В соответствии с содержанием поверки выделяют следующие этапы поверки СИ:

- внешний осмотр;

- проверка работоспособности (опробывание);

- определение метрологических параметров;

- обработка результатов поверки;

- оформление результатов поверки.

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

Поверка СИ осуществляется в строгом соответствии с методикой поверки, изложенной в соответствующем нормативном документе (ГОСТ, МИ) или в техническом описании. В методике поверки СИ 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.

Важным показателем достоверности поверки является соотношение погрешности СИ между вышестоящей и нижестоящей ступенями поверочной схемы. Считается вполне достаточным соотношение 1:5; 1:4 или 1:3.

При проведении поверки должны быть обеспечены «нормальные условия» в соответствии с ГОСТ 8.395-80 «ГСИ. Нормальные условия измерений при поверке. Общие требования». Иногда допускается проводить поверку в реально существующих условиях, отличных от нормальных, если они не выходят за пределы рабочих условий эксплуатации. В техническом описании указываются дополнительные условия поверки и необходимое время прогрева прибора.

Методы поверки – это совокупность приемов использования принципов, способов и средств поверки, положенных в основу передачи размера единицы физической величины от вышестоящих в поверочной схеме средств измерений нижестоящим.

При поверке электронных СИ используются следующие методы поверки:

1. Метод непосредственного сличения.

2. Метод сличения с помощью компаратора.

3. Метод прямых измерений.

4. Метод косвенных измерений.

Метод непосредственного сличения (рис. 2.9) основан на одновременном измерении поверяемым СИ и рабочим эталоном (РЭ) одной и той же величины (от источника единиц физических величин) и определения погрешности измерений.

Отсчет показаний возможен двумя способами:

1) показания поверяемого СИ устанавливаются на заданной отметке, а действительное значение определяется по показаниям рабочего эталона;

2) размер физической величины устанавливается по рабочему эталону, а отсчет производится на поверяемом СИ (способ менее точный, но более производительный т.к. можно одновременно поверять несколько СИ).

Достоинства метода: простота, наглядность, возможность автоматизации.

Метод сличения с помощью компараторов (рис. 2.10) или других средств сравнения позволяет сравнить измеренные поверяемым СИ и рабочим эталоном величины и автоматически получить значение погрешности. Этот метод удобен при поверке большого числа мер.

Компаратор – прибор сравнения двух однородных физических величин методом противопоставления или методом замещения (обычно с помощью мостов постоянного или переменного тока).

Рис. 2.9. Упрощенная схема поверки методом непосредственного сличения Рис. 2.10. Упрощенная схема поверки методом сличения с помощью компаратора Метод прямых измерений (рис. 2.11) сводится к измерению величины, воспроизводимой рабочим эталоном (мерой), и определению погрешности измерений по отношению к рабочему эталону. Рабочий эталон в этом случае подключается к поверяемому СИ в качестве измеряемого объекта. Метод удобен, когда необходимо произвести сличение в нескольких точках каждого диапазона. При этом в качестве рабочих эталонов чаще всего используются источники сигналов частоты (стандарты частоты, измерительные генераторы) и стабильные источники постоянного и переменного напряжения (типа В1 и Б5).

Рис. 2.11. Упрощенная схема поверки методом прямых измерений Метод косвенных измерений (рис. 2.12) применяется, если измеряемая величина не может быть воспроизведена с заданной точностью и нельзя использовать метод прямых измерений. Используются преобразователи единиц величин или расчет, основанный на определенных зависимостях между единицами величин.

Рис. 2.12. Упрощенная схема поверки методом косвенных измерений В некоторых видах ВС электронные СИ составляют до 20% парка СИ, но их поверка является наиболее трудоемкой (средняя норма времени на поверку составляет 6-8 часов) и требует наиболее квалифицированных инженеров-метрологов. Время, отводимое на поверку СИ, определяется на основе руководящего документа по метрологии РД50-419-83 «Методические указания. Нормирование продолжительности поверочных работ», а в МВЧП действуют «Нормы времени на поверку и ремонт войсковых средств измерений и контроля в метрологических частях и подразделениях РА и ВМФ».

2.4. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ УСТАНОВОК И ПРИБОРОВ ПОВЕРКИ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСВ ИЗМЕРЕНИЙ

В соответствии с ГОСТ 15094-86 для установок и приборов поверки электронных средств измерений используются следующие обозначения:

В1 – установки или приборы для поверки вольтметров;

D1 – установки или приборы для поверки аттенюаторов;

Е1 – установки или приборы для поверки измерителей параметров компонентов и цепей;

Н – меры электрических величин;

Н2 – меры пассивных электрических величин;

Н3 – меры пассивных электрических величин для цепей с распределенными составляющими;

Н4 – калибраторы постоянного напряжения (тока);

Н5 – калибраторы переменного напряжения (тока);

Н6 – калибраторы фазы;

Н7 – калибраторы мощности;

И1 – установки или приборы для импульсных измерений;

П1 – установки или приборы для поверки приборов для измерения напряженности поля, плотности потока энергии и радиопомех;

М1 – установки или приборы для поверки ваттметров;

Ф1 – установки или приборы для поверки измерителей разности фаз и группового времени запаздывания;

Ч1 – меры (стандарты) частоты и времени.

Эти приборы используются в качестве рабочих эталонов в метрологических комплексах на рабочих местах поверителей электронных средств измерений.

Рабочие эталоны в отличие от рабочих средств измерений должны обладать лучшими показателями точности и стабильности метрологических характеристик. Для этого в рабочих эталонах предусматриваются специальные меры по уменьшению погрешностей, прежде всего систематических, при воспроизведении и измерении значений единиц величин.

Это делается путем снижения погрешностей на всех этапах жизненного цикла средств измерений.

Основные способы снижения погрешностей, используемые в рабочих эталонах, приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3.

Источник Вид погрешно- Способы снижения погрешности Метод Методическая использование наиболее точных методов измерения и воспроизведения Аппаратура Инструменталь- применение стабильных точных мер;

Внешние Дополнительная устранение источников влияния;

Государственный эталон ЭДС (1B) для получения постоянного напряжения с погрешностью менее 510-8 использует открытый в 1962 г.

эффект Джозефсона. Элемент Джозефсона состоит из двух сверхпроводников, соединенных друг с другом посредством очень тонкого слоя несверхпроводящего материала. При протекании через сверхпроводники постоянного тока в контактной зоне устанавливается напряжение (эффект постоянного тока Джозефсона). Если на этот постоянный ток наложить переменный ток высокой частоты, то возникает эффект переменного тока Джозефсона. Переменный ток влияет таким образом, что вольт-амперная характеристика у элемента имеет ступенчатую форму. Напряжение каждой ступени V=hf/2e, где отношение h/e двух постоянных (h – постоянная Планка, е – элементарный заряд) также постоянно и, следовательно, определение напряжения сводится к точному измерению частоты. Так при частоте 10 ГГц напряжение ступени равно 20 мкВ. Это напряжение не зависит от внешних факторов, поэтому обеспечивается очень высокая точность.

В России освоен выпуск мер напряжения на основе эффекта Джозефсона. У них при точности воспроизведения выходного напряжения 110обеспечивается диапазон выходного напряжения 0,1 – 10 В с дискретностью 0,1 В.

Государственный эталон ЭДС, основанный на эффекте Джозефсона, реализован в ВНИИМ им. Д.И. Менделеева в Санкт-Петербурге. Передача единиц величины 1 В осуществляется в соответствии с ГОСТ 8.027- «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений постоянного электрического напряжения и электродвижущей силы».

Нормальные элементы используются в качестве эталонов-копий меры ЭДС. Они представляют собой специальные гальванические элементы, ЭДС которых точно известна. Различают нормальные элементы с насыщенным и ненасыщенным раствором сернокислого кадмия. У насыщенных элементов ЭДС значительно стабильнее, чем у ненасыщенных, но больше внутреннее сопротивление и температурный коэффициент.

Насыщенный нормальный элемент (НЭ) состоит из запаянного стеклянного сосуда Н - образной формы, в нижние концы которого впаяны платиновые проводники. Положительным электродом (анодом) служит ртуть, заполняющая нижнюю часть одной ветви сосуда, отрицательным электродом (катодом) – амальгама кадмия (10-12% кадмия и 88-90% ртути), расположенная в нижней части другой ветви сосуда. Над ртутью расположен анодный слой пасты из смеси сернокислой ртути и сернокислого кадмия (паста является деполяризатором), а катодный слой составляют кристаллы сульфата кадмия. Электролитом служит насыщенный раствор сернокислого кадмия. Насыщение раствора обеспечивается кристаллами сернокислого кадмия, помещенными поверх электродов. НЭ бывают трех классов точности: 0,001; 0,002; и 0,005. Значения ЭДС этих НЭ нормируются. Так для НЭ класса точности 0,005 при температуре 200С ЭДС должна находиться в пределах1,0185 – 1,0187 В, а ее изменение за год не должно превышать 50 мкВ. Пропускать через НЭ ток более 1 мкА недопустимо.

НЭ изготавливают в корпусе, защищающем его от ударов. Соответствующий наполнитель в корпусе защищает элемент от повреждений и внезапных изменений температуры окружающей среды. Внутреннее электрическое сопротивление НЭ не превышает 1000 Ом, и они не должны нагружаться током более 1 мкА в течение 1 мин, в противном случае значение ЭДС может стать неустойчивым.

Изготавливаются также насыщенные НЭ малогабаритные без жидкого электролита.

Ненасыщенные элементы имеют класс точности 0,02, а их ЭДС лежит в пределах 1,0186 – 1,0194 В при допустимом ее изменении за год не более, чем на 20 мкВ.

Поверка нормальных элементов проводится в соответствии с ГОСТ 8.212-84 «ГСИ. Меры электродвижущей силы. Элементы нормальные. Методика поверки».

При применении НЭ необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:

1) НЭ нельзя трясти и взбалтывать, а после транспортировки их необходимо выдерживать в покое в течение суток до применения;

2) НЭ классов 0,001-0,005 нельзя нагружать током более 1 мкА, а НЭ класса 0,02 – более 10 мкА;

3) НЭ классов точности 0,001 и 0,002 должны храниться при температуре от +15 до +250С, а НЭ классов точности 0,005 и 0,02 – от +10 до +400С.

В метрологических подразделениях значение единицы ЭДС обычно хранится с помощью группы НЭ, представляющих собой групповой эталон ЭДС (1В).

Нормальные элементы обладают рядом недостатков, к которым относятся малый ток нагрузки, невозможность работы в условиях вибрации, необходимость внесения расчетных поправок на температуру окружающей среды. Поэтому на практике в качестве рабочих эталонов постоянного напряжения широко применяются стабилизированные источники эталонного напряжения (тока) типа Б5.

Стабилизаторы напряжения можно разделить на два основных типа:

параметрические и компенсационные. Компенсационные стабилизаторы являются более точными и позволяют обеспечить длительную стабильность порядка сотых и тысячных долей процента, что и позволяет использовать в качестве источников эталонных напряжений.

В некоторых случаях в качестве рабочих эталонов постоянного напряжения используются высокоточные преобразователи частота - постоянное напряжение.

Современные калибраторы – вольтметры типа В1 представляют собой универсальные многофункциональные точные приборы, которые в качестве рабочих эталонов используются для поверки, калибровки и исследований широкой номенклатуры приборов и устройств измерительного и генераторного типов как в составе автоматизированных систем, так и автономно. Такие приборы применяют для поверки электронных вольтметров типа В2, В3, В6 и В7.

Обычно они в широких пределах с высокой точностью воспроизводят и измеряют напряжение и силу постоянного и синусоидального тока, а иногда и сопротивление постоянному и переменному току.

В основе построения таких приборов лежит принцип функционального разделения на следующие агрегаты:

- устройство управления, - устройство воспроизведения – калибратор, - устройство измерения – вольтметр, - источник питания.

Упрощенная схема прибора типа В1 представлена на рис.2.13.

В состав устройства управления входят блок управления (на базе микро-ЭВМ), панель управления и индикации и приборный интерфейс (КОП; IEE 488; IEC 625 МЭК).

Микро-ЭВМ осуществляет управляющие и вычислительные функции. Все основные управляющие сигналы имеют выход на системную шину: адресная шина, шина данных и шина управления. Приборный интерфейс обеспечивает работу прибора в режиме дистанционного управления.

Устройство воспроизведения (калибратор) содержит:

- источник опорного постоянного напряжения, который обеспечивает генерацию опорных уровней постоянного напряжения;

- источник опорного переменного напряжения, который обеспечивает генерацию опорных уровней переменного напряжения в широком диапазоне частот (от 0,1 Гц до 120 кГц);

- источник калиброванных токов и сопротивлений (ИКТС) – обеспечивает воспроизведение значений сопротивлений и силы постоянного и переменного тока (преобразуя напряжение в силу тока);

- цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) обеспечивает формирование сетки постоянного и переменного напряжений;

- высоковольтный усилитель (УВВ) обеспечивает масштабное усиление выходного напряжения ЦАП, реализуя высоковольтные (до 1000 В) поддиапазоны калибратора постоянного и переменного напряжения;

- выходной коммутатор под воздействием управляющих сигналов от блока управления коммутирует измерительные и выходные цепи прибора в соответствии с режимом работы.

Устройство управления управления и управления (микроЭВМ) Частотный диапазон меры напряжения переменного тока реализуется двумя генераторами: инфранизкочастотным генератором (0,1 – 120 Гц) и высокочастотным генератором (0,1 – 120 кГц). Для снижения погрешности воспроизведения напряжений и силы тока применяется схема контроля и коррекции соответствующего калибратора встроенным вольтметром.

Погрешность прибора практически определяется точностью встроенного устройства измерения (вольтметра). Требуемая точность вольтметра обеспечивается соответствующим выбором элементной базы, схемотехнических решений и процедурами метрологических автокалибровок.

В состав измерительного устройства входят:

- преобразователь переменного напряжения в постоянное (/=) содержит линейный выпрямитель, аттенюатор и широкополосный повторитель напряжения и обеспечивает преобразование выходного переменного напряжения прибора в соответствующее постоянное, подаваемое на АЦП;

- источник компенсирующих напряжений (ИКН) постоянного тока формирует сетку напряжений постоянного тока, которыми компенсируется измеряемое напряжение в дифференциальной схеме измерения напряжения;

- аналого-цифровой преобразователь (АЦП) реализует дифференциальный метод измерения напряжения, аналого-цифровое преобразование и выдачу цифрового кода в блок управления, который в свою очередь выдает управляющие воздействия на элементы вольтметра.

В режиме измерения сопротивлений через измеряемый резистор пропускается ток калибратора силы постоянного тока, а падение напряжения на резисторе измеряется схемой вольтметра постоянного тока.

Измерение силы постоянного или переменного тока реализуется путем измерения падения напряжения на резисторах при пропускании через них силы измеряемого тока.

Поверка самих приборов типа В1 осуществляется в соответствии с методикой поверки, приводимой в техническом описании. Межповерочный интервал 1 год. На поверку отводится 14 – 48 час.

В настоящее время отечественные предприятия выпускают приборы В1-9; В1-12; В1-16; В1-18; В1-27; В1-28; В1-29.

При поверке электронных вольтметров руководствуются техническими описаниями и ГОСТ 8.118-85, ГОСТ 8.117-82, ГОСТ 8.409-81, ГОСТ 8.402-80.

Межповерочный интервал для большинства электронных вольтметров 3 года, а время, отводимое на их поверку, 4-6 часов.

КАЛИБРАТОР – ВОЛЬТМЕТР УНИВЕРСАЛЬНЫЙ В1-

Универсальный вольтметр-калибратор В1-28 предназначен для поверочных, калибровочных, исследовательских работ с приборами и устройствами измерительного и генераторного типов. Он воспроизводит и измеряет напряжение, силу постоянного и синусоидального тока, а также сопротивление постоянному и синусоидальному току.

Число диапазонов воспроизведения постоянного напряжения/тока – 5/5, базовая погрешность не более 0,005 в пределах 0,1мкВ – 100 В / 0,1 нА – 2А.

Число диапазонов воспроизведения переменного напряжения/тока – 3/5. Базовая погрешность не более 0,72/0,2 в пределах 1 мкВ – 700 В / 0,1 нА – 2А.

Диапазон воспроизведения синусоидального тока по частоте 0,1 Гц – 120 кГц.

Число диапазонов измерения постоянного напряжения/тока – 4/5. Базовая погрешность не более 0,0055.

Число диапазонов измерения переменного напряжения/тока – 5/5. Базовая погрешность не более 0,82/0,4.

Число диапазонов воспроизведения и измерения сопротивления постоянному току 8/8 в пределах 10 мкОм 10 МОм. Базовая погрешность не более 0,05/0,15.

Особенности построения:

- двухстрочный семисегментный индикатор;

- автоблокировка;

- обработка информации по результатам определенного количества измерений;

- простота управления в ручном режиме;

- возможность управления в автоматическом режиме через интерфейс (IЕЕ 488, IЕС 625 МЭК) КОП.

Питание от сети переменного тока 220 В, 50 Гц.

Потребляемая мощность 240 ВА.

Габариты 490х215х590.

2.4.2. Стандарты частоты и времени Стандартом частоты называется средство измерений, предназначенное для хранения и воспроизведения с высокой точностью единицы частоты - Герца. Стандарты частоты, обладающие наиболее высокой точностью, достижимой на современном уровне развития науки и техники, называются эталонами частоты. По ГОСТ 15094-86 стандарты частоты и времени относятся к виду Ч1.

До 50-х годов текущего столетия в качестве стандартов частоты и времени использовались генераторы с кварцевой стабилизацией, называемые также кварцевыми часами. За естественный абсолютный эталон времени тогда принимался период обращения Земли вокруг своей оси. Секунда, определяемая по данному эталону, принималась равной 1/ средних солнечных суток на меридиане Гринвича. Время, определяемое через этот эталон, называется всемирным временем (Universal Time - UT).

Однако длительные и тщательные сравнения результатов астрономических наблюдений с показаниями высокостабильных кварцевых часов доказали неравномерность скорости вращения Земли вокруг своей оси, т.е.

непостоянство продолжительности средних солнечных суток и секунды всемирного времени. Поэтому в 1956 г. в качестве абсолютного природного эталона времени был принят тропический год, т.е. период обращения Земли вокруг Солнца. За секунду при этом принимается интервал времени, равный 1/31556925,9747 части тропического года. Определяемое таким образом время получило название эфемеридного времени (Efemeride Time - ЕТ). Оно является более стабильным, чем UT, однако требует длительных астрономических наблюдений, а потому трудно воспроизводимо и неудобно для практического использования.

В 1971 г. была введена новая система времени, основанная на принятом в 1967 г. атомном определении секунды и Герца. Данную систему времени называют всемирным координированным временем или атомным временем (Atomic Time - АТ).

Секунда в этой системе воспроизводится при помощи атомных(или, иначе, квантовых) стандартов (эталонов) частоты. В атомных стандартах частоты используются квантовые переходы между энергетическими уровнями атомов некоторых веществ (водород, цезий, рубидий, аммиак и др.). Частота переходов определяется уравнением Бора: f= (W2 - W1 )/h, где W1 и W2 - энергетические уровни атома, между которыми совершается переход, h=6,624*10-34 Дж*с - постоянная Планка.

В настоящее время в качестве рабочих веществ в квантовых стандартах используются атомы цезия (Cs), рубидия (Rb) и водорода (Н). Резонансная частота Cs133 равна 9192631770 Гц, Rb87 - 6834682608 Гц, атомарного водорода Н - 1420405751,78 Гц. Эти частоты определяются атомными постоянными веществ и поэтому обладают очень высокими стабильностью, воспроизводимостью и точностью.

Принцип действия квантовых стандартов частоты основан на синхронизации кварцевого генератора на частоте стабильного излучения (или поглощения) с узким спектром, возникающего в квантовом генераторе (дискриминаторе) при переходе атомов рабочего вещества с одного энергетического уровня на другой. В зависимости от используемого эффекта излучения или поглощения, квантовые стандарты частоты бывают активными и пассивными.

В активном квантовом стандарте частоты для синхронизации кварцевого генератора используется излучение при указанном переходе, создаваемое квантовым генератором. В настоящее время используются активные водородные квантовые генераторы. В водородном генераторе атомы водорода, получаемые из молекулярного водорода, после соответствующей сортировки по уровням энергии направляются в объемный высокодобротный резонатор, настроенный на частоту энергетического перехода. При достаточной интенсивности излучения возникает непрерывная генерация. Частота генерируемых колебаний соответствует частоте перехода для атомов водорода 1420405751,78 Гц.

Работа водородного активного стандарта частоты (рис.2.14) происходит следующим образом. Сигналы водородного квантового генератора ВКГ в смесителе См смешиваются с умноженными по частоте сигналами синхронизируемого кварцевого генератора КвГ и после усиления в усилителе промежуточной частоты УПЧ поступают на один из входов фазового детектора ФД. На второй вход ФД подаются сигналы кварцевого генератора соответствующим образом преобразованные по частоте синтезатором опорной частоты СОЧ. При расхождении частоты кварцевого генератора (с учетом ее умножения) и частоты сигнала ВКГ на выходе ФД появляется сигнал, который, усилившись в УНЧ, воздействует на частоту кварцевого генератора, осуществляя фазовую автоподстройку частоты кварцевого генератора по сигналам водородного квантового генератора.

ВКГ См УПЧ ФД УНЧ

Рис. 2.14 Активный стандарт частоты на основе водородного квантового генератора Подобные стандарты частоты имеют высокую стабильность -10-14 в сутки. Однако они имеют достаточно большие размеры, требуют прецизионной термостабилизации, тщательного магнитного экранирования ВКГ. Поэтому применяются водородные стандарты частоты стационарно в службах времени и частот.

В пассивном квантовом стандарте частоты для синхронизации кварцевого генератора применяются квантовые дискриминаторы, использующие явление поглощения энергии при переходе атомов с одного энергетического уровня на другой.

Квантовый дискриминатор КД может быть выполнен в виде атомнолучевой трубки (АЛТ), либо в виде газовой ячейки поглощения. В обоих случаях атомы рабочего вещества (цезий, рубидий, водород) с соответствующим энергетическим уровнем вводятся в резонатор, к которому подводятся умноженные по частоте электрические колебания кварцевого генератора КвГ. При совпадении частоты генератора с частотой перехода рабочего вещества изменяется интенсивность атомного пучка АЛТ или прозрачность газовой ячейки для светового луча специального источника с длиной волны, соответствующей частоте атомного перехода. Частотная зависимость интенсивности поглощения имеет вид высокодобротной резонансной кривой. Широко используются в настоящее время в качестве квантовых дискриминаторов цезиевые АЛТ с частотой эталонного квантового перехода между третьим и четвертым энергетическими уровнями атомов Cs133, которая равна 9192631770 Гц.

На рис. 2.15 приведена упрощенная структурная схема пассивного квантового стандарта частоты.

СОЧ УПЧ

Рис. 2.15. Упрощенная схема пассивного квантового стандарта частоты Сигнал синхронизируемого кварцевого генератора КвГ после преобразования в схеме СОЧ преобразования частоты подводится к резонатору квантового дискриминатора КД. На выходе КД формируется сигнал, величина которого пропорциональна расстройке частоты КвГ относительно частоты эталонного атомного перехода. Этот сигнал через схему автоматической подстройки частоты (АПЧ) воздействует на КвГ, устраняя таким образом расстройку частот. На выходе делителя частоты ДЧ получаем эталонные сигналы частоты (типовые частоты 1 Гц; 0,1; 1; 5; 10;

100МГц).

Пассивные квантовые стандарты частоты имеют, как правило, несколько меньшую стабильность по сравнению с активными водородными стандартами. Однако они имеют более простую конструкцию, сравнительно небольшие габариты, а потому широко используются на практике, в том числе на подвижных метрологических комплексах.

Основные технические характеристики некоторых современных стандартов частоты приведены в таблице 2.4.

Атомные стандарты частоты, снабженные часовым блоком, называют атомными часами или синхронометрами. В них формируются сигналы времени и производится индикация текущего времени. Точность хода таких часов определяется атомными постоянными и потому очень велика.

Государственный эталон времени и частоты позволяет воспроизводить единицы времени и частоты с погрешностью 3*10-12.

С целью обеспечения единства измерений в стране от государственного первичного эталона единиц времени и частоты и шкалы времени (находящегося в ВНИИФТРИ пос. Менделеево Московской обл.) эталонные сигналы времени и частоты (ЭСВЧ) Государственной службой времени и частоты (ГСВЧ) передаются через разветвленную сеть средств передачи, которая включает в себя радиостанции СДВ, ДВ, СВ и КВ диапазонов, а также телевидение и сеть звукового вещания.

Таблица 2.4.

Тип стандар- Рабочее Кратковременная Долговременная та частоты вещество нестабильность нестабильность (Швейцария) Все ЭСВЧ формируются на базе шкалы координированного времени РФ UTC (SU).

Через систему телевизионного вещания страны (1 и 2 программы ЦТ и Орбита-2,3,4) ведется передача эталонных сигналов, обеспечивающих совместную передачу единиц частоты и времени, меток шкалы и информации о текущих значениях времени (ТЗВ). Эти сигналы передаются в шестой строке каждого нечетного кадра. Размах ЭСЧВ составляет 0, от размаха полного видеосигнала. Шестая строка разделена на три интервала:

1. 15 мкс для передачи ЭСЧ в виде пакета из 15 периодов колебаний с частотой 1 Мгц, фаза которого начинается с положительной полуволны.

2. 12 мкс для передачи ЭСВ частотой 1 Гц, фаза начинается с отрицательной полуволны, характерная точка шкалы времени в середине положительного фронта совмещена с метками шкалы UTC (SU) с погрешностью не более 1,0 мкс.

3. 15 мкс для передачи кода ТЗВ, который передается с помощью двоично - десятичного кода 8-4-2-1 в третьем интервале шестой строки в течение 24 кадров при помощи радиоимпульсов различной частоты (1 МГц, 0 - 2,5МГц), причем цикл передачи имеет 25 разрядов.

Такой сигнал принимается телевизионным приемником и подается на специальный блок выделения информационного сигнала, где осуществляется селекция его составляющих, которые и используются по назначению.

Эталонные сигналы частоты и времени, передаваемые по радиоканалам первой программы Всероссийского радио, представляют собой сигналы типа DXXXW - излучение, при котором несущие колебания модулируются в определенной последовательности по амплитуде и по фазе сложным сигналом путем комбинации частотного и временного уплотнения, и содержащее информацию нестандартного вида. Такие сигналы принимают с помощью специальных приемников-компараторов типа Ч7, принцип действия которых в режиме сличения частот основан на измерении набега фазы сигнала измеряемой меры частоты относительно фазы радиосигнала эталонной частоты с последующим вычислением количественных характеристик нестабильности частоты.