МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”

В.О. Яцук автоматизовані засоби метрологічного забезпечення

конспект лекцій

для студентів Інституту комп’ютерних технологій, автоматики та метрології

Затверджено

на засіданні кафедри метрології, стандартизації та сертифікації

Протокол №__

від __________ р.

Львів 2012

Яцук В.О. Автоматизовані засоби метрологічного забезпечення: Конспект лекцій для студентів Інституту комп’ютерних технологій, автоматики і метрології – Львів: Видавництво Національного університету «Львівська політехніка». – 2012. - 242 с.

У конспекті лекцій охоплені питання як автоматизації процесу повірки засобів вимірювальної техніки в цілому, так і основних методів їх автокалібрування з допомогою кодокерованих мір, а також методів побудови прецизійних кодокерованих мір електричних величин. Подаються основні технічні особливості побудови кодокерованих мір-калібраторів активних та пасивних електричних величин на основі імітаторів. Наводяться приклади реалізації інваріантних до зміни умов довкілля прецизійних мікропроцесорних кодокерованих мір. Описуються особливості використання сучасних інтелектуальних інтерфейсів.

Укладач - В. Яцук, д.т.н., професор кафедри МСС

Відповідальний за випуск – П. Столярчук, д.т.н., професор, завідувач кафедри МСС

Рецензенти: Р. Байцар, д.т.н., професор

Є. Походило, д.т.н., професор кафедри МСС

ЗМІСТ

ЗМІСТ 3

ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ, СИМВОЛІВ ТА ТЕРМІНІВ 6

1. Єдність вимірювань та способи її досягнення 7

1.1. Єдність та метрологічне забезпечення вимірювань 7

1.2. Метрологія – фундамент сучасної науки і техніки 8

1.3. Метрологічне забезпечення, основні поняття 9

1.4. Методи метрологічної перевірки 11

1.5. Особливості проведення метрологічної перевірки 13

2. БАГАТОЗНАЧНІ МІРИ ЕЛЕКТРИЧНИХ ВЕЛИЧИН 16

2.1. Забезпечення безперервного контролю процесів вимірювань 16

2.2. Аналіз можливих шляхів підвищення метрологічної надійності засобів електричних вимірювань 20

2.3. Корекція похибок ЗВТ з допомогою кодокерованих мір 23

2.4. Структурні схеми калібраторів активних та пасивних електричних величин 28

3. Міри е.р.с., напруги та струму 33

3.1. Міри електрорушійної сили та напруги 33

3.2. Міри напруги на основі стабілітронів 35

3.3. Джерела опорної напруги на основі ширини забороненої зони напівпровідника 40

3.4. Перспективні напрямки розвитку джерел опорної напруги 43

4. прецИзійні масштабні вимірювальні перетворювачі 47

4.1. Вимоги до масштабних перетворювачів 47

4.2. Способи коригування випадкових похибок масштабних перетворювачів 48

4.3. Підсилювачі з МДМ–перетворенням 49

4.4. Корекція випадкових похибок в підсилювачах з періодичною корекцією дрейфу 53

4.5. Широкосмугові двоканальні підсилювачі 55

4.6. Пристрої гальванічного розділення 56

5. Прецизійні генератори синусоїдної напруги 59

5.1. Методи побудови генераторів та їх основні характеристики 59

5.2. Низькочастотні RС-генератори 61

5.3. Способи стабілізації амплітуди коливань 63

5.4. Високочастотні LC-генератори 65

5.5 Стабілізація частоти генераторів 66

6. Функціональні генератори 64

6.1. Методи побудови, основні технічні характеристики 64

6.2. Помножувачі ємності 65

6.3. Перетворювачі трикутник–синус 66

7. Комутаційні елементи 69

7.1. Заступна схема комутаційних елементів 69

7.2. Електромеханічні комутаційні елементи 72

7.3. Комутаційні елементи на біполярних транзисторах 74

7.4. Комутаційні елементи на польових транзисторах 78

7.5. Оптоелектронні ключі 80

8. Кодокеровані подільники напруги та струму 83

8.1. Резистивні ККП 83

8.2. ККП з широтно–імпульсною модуляцією (ШІМ) 90

8.3. ККП на базі магнітних компараторів постійного струму 91

8.4. Індуктивні ККП 92

8.5. Ємнісні ККП 93

9. Методи побудови калібраторів постійного струму і напруги постійного струму 96

9.1. Принципи побудови калібраторів 96

9.2. Калібратори на базі магнітних компараторів постійного струму 97

9.3. Калібратори на базі індуктивних подільників напруги 99

9.4. Калібратори на основі подільників з ШІМ-перетворенням 101

9.5. Розширення границь відтворення напруг постійного струму 105

9.7. Структури серійних калібраторів напруги постійного струму та постійного струму 107

9.8. Характеристики серійних калібраторів постійної напруги і струму 108

10. Калібратори змінних напруги та струму 108

10.1. Функціональна схема калібраторів змінних напруг і струму 108

10.2. Система автоматичного регулювання амплітуди ГОЧ 109

10.3. Стабілізація частоти методом синтезу частот 110

10.4. Вдосконалення підсилювачів високої напруги 112

11. багатозначні кодокеровані міри опору 114

11.1. Особливості вимірювання та відтворення електричного опору 114

11.2. Традиційні міри електричного опору 115

11.3. Кодокеровані магазини опору 119

11.4. Кодокеровані магазини провідності 122

12. Імітатори електричного опору 126

12.1. Методи імітації електричного опору 126

12.2. Низькоомні імітатори опору 128

12.3. Середньоомні імітатори опору. Автоматизований вибір піддіапазонів відтворення 129

12.4. Кодокеровані високоомні міри 132

13. Дистанційне передавання значень електричного опору 134

13.1. Підвищення метрологічної надійності резистивних вимірювальних каналів 134

13.2. Чотирипровідні кодокеровані імітатори опору 136

13.3. Кодокеровані імітатори активного електричного опору 138

13.4. Аналіз частотних властивостей імітаторів активного опору 139

13.5. Коригування похибок кодокерованих мір для дистанційного передавання значень опору 146

14. Методи побудови кодокерованих мір імпедансу 149

14.1. Трансформаторні міри імпедансу 149

14.2. Коригування похибок трансформаторних мір імпедансу 151

14.3. Активні імітатори імпедансу 153

14.4. Міри реактивності на потенційно-стійких елементах 156

14.5. Міри кодокерованих реактивностей із втратами 157

15. кодокеровані Міри індуктивності 160

15.1. Міри індуктивності і взаємоіндуктивності (однозначні та з ручним управлінням) 160

15.2. Вимоги до кодокерованих мір індуктивності 163

15.3. Аналіз традиційних шляхів реалізації кодокерованих мір індуктивності 164

15.4. Обґрунтування методу побудови кодокерованих мір індуктивності 165

15.5. Особливості побудови широкодіапазонних кодокерованих мір індуктивності 169

15.6. Аналіз похибок кодокерованих мір індуктивності 170