Приложение 1. Метрологическая модель

Метрологическая модель - это совокупность математического описания измерительного преобразования, условий выполнения измерений, выявление влияющих факторов и описание назначенных метрологических характеристик.

 

Рис.2. Метрологическая модель измерительного устройства

 

. Первичный измерительный преобразователь.

 

 

F - измеряемая сила;

Θ - температура;

q - влажность;

W - ползучесть;

ΔR - выходная величина.

На погрешность термопреобразователей влияют следующие факторы: температура, качество приклейки и влажность. Погрешность из-за влажности исключается герметизацией. Погрешность "ползучести" возникает из-за того, что в процессе эксплуатации нарушается качество приклейки и тензодатчик не деформируется совместно с упругим элементом.

Аддитивная составляющая - 0,15% на каждые 10°С (δ_W).

Изменение модуля упругости стали 30ХГСА из которой выполнен упругий элемент: ±0.1%/10°С

 

ΔЕ=0,001·8·10¹⁰=±8·10⁷Па/10°С

Е_Т=Е-ΔЕ=7,992·10¹⁰ Па

δ_Θ= (U_{выхΘ -} U_вых) ·100%/ U_вых = 0,025%

 

Температурная погрешность вносит аддитивный характер.

Погрешность разброса номинального значения сопротивления тензорезистора по паспорту не более 0,05% - мультипликативная погрешность (δ_разбр).

 

ΔR/R≤0,0005.

 

. Измерительная схема.

 

U_вых = 0,5·U_пит· (ΔR/R)

 

 

U_вых = f (U_пит, ΔR, Θ), где

 

 

ΔR - входная величина;

Θ - температура;

Так как применена схема с температурной компенсацией, то влияние температуры не учитываем.

Температура, влияя на сопротивление резисторов, вызывает смещение нуля, что устраняется применением схемы "установки нуля".

Выходное напряжение U пропорционально напряжению питания моста, следовательно, любая нестабильность напряжения питания будет оказывать влияние на выходной сигнал моста, что вызывает мультипликативную погрешность.

Относительная погрешность схемы питания моста: 0,01%

Зависимость выходного напряжения от напряжения питания моста - прямопропорциональная. Следовательно, мультипликативная погрешность от изменения напряжения питания моста равна 0.01% (δ_пит).

. Нормирующий преобразователь.

 

U_ус = К_у·U_вых

U_ус = f (U, Θ, Е_Θ),

 

где

U_вых - входная величина напряжения;

Θ - температура;

Е_Θ - контактные термо-ЭДС;

Температура может вызвать изменение коэффициента усиления усилителей, а, следовательно, вызовет мультипликативную погрешность.

Для усилителей К140УД20:

 

ΔU_вых/1°С = 5мкВ/1°С

ΔU_вых = 50мкВ/1°С

δ_ΔUвых = ΔU_вых/U_{вых макс} = 50·10^-6 /5 = 10^-5В

 

Т.к. у нас использованы 3 усилителя, то суммарная аддитивная составляющая погрешности:

 

δ_ΔUвых = 3·10^-5·100% = 0,003%

 

Влияние контактных термо-ЭДС возможно при изменении температуры окружающей среды, что приводит к смещению нуля, но это также устраняется с помощью схемы установки нуля.

. Аналого-цифровой преобразователь.

 

 

N = U_ус/e

N = f (U_ус, Θ, Δ_нл, Δ_кв), где

 

U_ус - входная величина;

Θ - температура;

Δ_нл - погрешность нелинейности;

Δ_кв - погрешность квантования;

Погрешность квантования: аддитивная и оценивается максимальным значением погрешности, равным цене наименьшего разряда ±1 мВ.

 

δкв= ±0,001*100/5=0,02%.

 

Нелинейность статической характеристики преобразования приводит к появлению аддитивной погрешности и возникает в случае, если принцип преобразования не соответствует расчётному.

 

Δ_нл = 3е=3мВ, δ_нл = 0,003*100/5=0,06%.

 

Влияние температуры оценивается по паспортным данным. Изменение температуры вызывает смещение нуля АЦП, и изменение цены наименьшего разряда. Для большинства АЦП достигнута термокомпенсация и суммарная погрешность, вызванная изменением температуры, меньше погрешности квантования, то есть ее можно не учитывать.

Рассчитаем суммарную погрешность преобразовательного канала:

 

δ_адд=

δ_мульт=

δ_сумм= δ_адд+ δ_мульт = 0,163 + 0,15 = 0,313%

Приложение 2

Харьковский государственный центр метрологии, стандартизации и сертификации

СВИДЕТЕЛЬСТВО №______о поверке СИ

измеритель силы натяжения каната_______

Дата выпуска "____" __________200 г.

представленной Национальным аэрокосмическим университетом_________________

им. Н.Е. Жуковского "ХАИ"_________________________________________________

Типы и характеристики образцовых устройств, используемых при метрологической аттестации эталонная установка непосредственного нагружения, эталонная силоизмерительная машина 2-го разряда, MKE 2630А класса точности 0,005), эталонные динамометры первого разряда до 1-1МН с относительной погрешностью не более 0,02%, климатическая камера от - 65ºС до +155°С КТХ-0,4-65/155

Условия, при которых проводились экспериментальные исследования______________

испытания проводились при нормальных условиях_____________________________________

 

РЕЗУЛЬТАТЫПОВЕРКИ

Наименование и номер СИ	Наименование метрологических характеристик	Полученное значение метрологических характеристик	Межпове- рочный интервал	Наименование (номер) методических указаний на методику поверки СИ
Измеритель сосредоточенной силы № 13254	Основная приведенная погрешность	0,313%	1 год	Методика поверки устройства для измерения сосредоточенной ХАИ. КП.404213.014. ПМ

 

По результатам метрологической поверки №__________________________________от "____"_________200 г. СИ допускаются к применению с указанной в настоящем свидетельстве точностью.

 

__________________________________________________

(подпись руководителя, организации, проводившей поверку)