Laboratory work 2

Verification or calibration of direct measuring instruments.

The purpose of the work: to study the theoretical and practical bases of direct measuring instru­ments veri­fication or calibration on the ammeter and voltmeter calibration example by juxtaposition of their indications with indications of reference measuring instruments.

Preparation for the work processing requires:

1. Study the manual of the given work and approp­riate sections of the recommended literature [1], [6], [7].

2. Be ready to answer following questions:

1. What is the purpose of this work?

2. What are direct measuring instruments?

3. What are the verification and calibration of measuring instru­ments(MI)?

4. What is verification or calibration, and what is the difference between them and test form?

5. What is the uniformity of measurements?

6. What kinds of MI do not require verification or calibration?

7. What 5 types is verification and calibration divided on?

8. What are the primary and periodical verifications?

9. What cases require extraordinary verification?

10. Who and when does the inspective and expert verification?

11. What are the most important tests for verification and calibration of MI?

Лабораторна робота 2

Повірка чи калібрування приладів прямої дії.

Мета роботи: вивчити теоретичні та практичні основи повірки чи ка­лібрування приладів прямої дії на прикладі калібрування амперметра та вольтметра зіставленням їх показів із показами робочих еталонів.

При підготовці до виконання роботи необхідно:

1. Опрацювати опис даної роботи та відповідні розділи рекомендова­ної літератури [1],[6],[7].

2. Вміти відповідати на наступні запитання:

1. Яка мета цієї роботи?

2. Що таке вимірювальні прилади прямої дії?

3. Що таке повірка та калібрування засобів вимірювальної техніки (ЗВТ)?

4. Що таке повірка чи калібрування, і в чому їх відмінності від перевірки?

5. Що таке єдність вимірювань?

6. Які ЗВТ не підлягають повірці та калібруванню?

7. На які п’ять різновидів поділяють повірку та калібрування?

8. Що таке первинна та періодична повірки?

9. В яких випадках проводиться позачергова повірка?

10. Коли і хто проводить інспекційну та експортну повірки?

11. З яких найважливіших перевірок складається повірка чи калібру­вання ЗВТ?

12. What two groups and by what attributes are methods of MI verification or calibration divided on?

13. What is absolute error of MI and what is its unit of measurement?

14. What is standard? What is the difference between national and work­ing standards? What is the initial standard of factory or organization?

15. What are calibrators? According to what block diagram of veri­fication are they used at verification?

16. According to what schemes ammeter and voltmeter are verificated or calibrated in the laboratory work?

17. According to what rules operating range and accuracy class of working standards are selected?

18. According to what attributes device can be rejected at overlook and testing?

19. In what way influence of slope of device can be tested? What is its cause and what error is allowed?

20. How an electrical strength and resistance of insula­tion as well as a response time can be tested?

21. How the intrinsic errors and hysteresis of de­vice during calibration can be determined?

22. How permissible absolute error of device can be calculated?

23. What is hysteresis of indications of MI? What is its cause and how its admissible value can be calculated?

24. How failing to return of instrument pointer to zero scale mark can be defined and what value is allowed?

12. На які дві групи та за якими ознаками поділяють методи повірки чи калібрування ЗВТ?

13. Що таке абсолютна похибка ЗВТ і в яких одиницях вона подається?

14. Що таке еталон і в чому відмінність між державним і робочим еталонами? Що таке вихідний еталон підприємства чи організації?

15. Що таке калібратори та за якою структурною схемою їх використо­вують при повірці?

16. За якими схемами повіряють чи калібрують у лабораторній роботі амперметр і вольтметр?

17. За якими правилами обирають межу вимірювання та клас точності робочих еталонів?

18. За якими ознаками може бути забракований прилад при перевірці зовнішнього вигляду та випробовування?

19. Як перевіряють вплив нахилу приладу, в чому полягає його причина та яка похибка від нього допускається?

20. Як перевіряють електричну міцність та опір ізоляції, а також час заспокоєння рухомої частини приладу?

21. Як при калібруванні визначають основні похибки та варіації показів приладу?

22. Як обчислюють допустиму абсолютну похибку приладу?

23. Що таке варіація показів ЗВТ, в чому її причина та як обчислити допустиме значення?

24. Як визначають і якого розміру допускається неповернення вказівника приладу до нульової позначки шкали?

25. What form protocol and conclu­sions founded by numeral data about the results of the verification must have?

Brief theoretical information.

Direct measuring or forward–conversion instrument is the device with transformation of measuring information only in one direction (from input to output) without feedback. They are the major part of electrical measuring instruments: ammeters, voltmeters, ohmmeters, capacitance meters, power factor meters watt–hour meters as well as combined devices.

All measuring instruments (MI) should correspond to the specific techni­cal and metrological requirements, which are represented in their normative technical documentations (NTD) – certificate, specification, data sheet, standard, etc.

During exploitation or even long term storing characteristics of MI can be worsened. Then a doubt arises – can we trust in results of measurements by such devices if some of their parameters (characteristics) probably have already got out of their permitted NTD limits.

In order to check concrete copy of MI suitability to the requirements of NTD, it must be necessarily periodically verificated or calibrated. Verification of MI is determination of suitability of MI, under metrological supervision, for employment on the base of their metrological characteristics control.

25. Якими повинні бути протокол і обгрунтовані числовими даними висновки про результати повірки?

Короткі теоретичні відомості.

Приладами прямої дії називають вимірювальні прилади з пере-творенням сигналу вимірювальної інформації тільки в прямому(від входу до виходу) напрямку без зворотнього зв’язку. Вони складають основну масу електровимірювальних приладів: амперметри, вольтметри, ватметри, омметри, фазометри, лічильники електроенергії, а також комбіновані прилади.

Усі засоби вимірювальної техніки (ЗВТ) повинні відповідати пев-ним технічним і метрологічним вимогам, які подані в їх нормативно технічній документації (НТД) – технічному паспорті, інструкції, стан-дарті і т.п.

Під час експлуатації, або навіть тривалого зберігання, характеристи-ки ЗВТ можуть погіршуватись. Тоді виникає сумнів чи можна довіряти результатам вимірювання такими приладами, якщо деякі їх параметри (характеристики) вже, можливо, вийшли за межі, дозволені їх НТД.

Щоб перевірити відповідність конкретного екземпляру ЗВТ вимо-гам НТД, його обов’язкового періодично повіряють або калібрують.

Повірка ЗВТ – це встановлення придатності ЗВТ, на які поширюються державний метрологічний нагляд, до застосування на підставі результатів контролю їхніх метрологічних характеристик.

Calibration of MI – is determination under certain conditions or control of MI’s metrological characteristics beyond metrological supervision.

Verification or calibration is the cardinal way to uniformity of measurements assurance in the country.

Uniformity of measurements is condition of measurements, at which their results are expressed in legitimated units, and errors of measurements are known and with given probability do not get out of set limits.

Verification or calibration is mandatory for all MI which are released from production or repair, import from abroad, kept on exploitation or storage.

Exceptions from this rule are two kinds of MI:

• Indicatory, i.e. those which are needed only for quality estimation of physical quantities changing (increasing or decreasing) without their measurements at standardized accuracy;

• Training, used only for teaching.

Verification or calibration of MI is divided on five following types:

• Primary;

• Periodic;

• Extraordinary;

• Inspection;

• Expert.

All MI after releasing them from production or after repair are subjected to the primary verification or calibration.

Калібрування ЗВТ – це визначення в певних умовах або контроль метрологічних характеристик ЗВТ, на які не поширюється державний метрологічний нагляд.

Повірка чи калібрування є найважливішим засобом забезпечення єдності вимірювань у країні.

Єдність вимірювань – це стан вимірювань, за якого їх результати виражаються в узаконених одиницях вимірювань, а похибки вимірювань відомі та із заданою імовірністю не виходять за встановлені межі.

Повірка чи калібрування обов’язкові для всіх ЗВТ, що випускаються з виробництва та ремонту, ввозяться з-за кордону, знаходяться в експлуатації та на зберіганні.

Винятком із цього правила є два різновиди ЗВТ:

• Індикаторні, тобто такі, що потрібні тільки для якісної оцінки змін фізичних величин (збільшується, чи зменшується) без вимірювання їх із нормованою точністю;

• Учбові, які використовуються тільки для навчання.

Повірка чи калібрування ЗВТ поділяються на п’ять різновидів:

• Первинна;

• Періодична;

• Позачергова;

• Інспекційна;

• Експертна.

Первинній повірці чи калібруванню підлягають усі ЗВТ при випуску їх із виробництва чи після ремонту.

All MI which are exploited or kept with certain intervals, which are established from computation of guarantee for MI fitness are subjected to periodic verification or calibration on the period between verification or calibration.

Extraordinary verification or calibration is taken during exploitation or storage independently from the terms of their periodical verification or calibration:

• During installation of MI as accessory wares after ending of half of their guarantee term, if the date of their verification or calibration comes earlier then the date of MI verification or calibration, in the set of which they enter;

• In case of damage of verification mark or lost of documents, which warrant of entering MI in exploitation after long storage term, during which they haven’t been verificated or calibrated;

• At necessity to make sure that MI is in good condition;

• At carrying out control at an enterprise;

• At returning back for storage after exploitation;

• At correcting in intervals between verifications or calibrations.

Inspectional verification or calibration is performed during metrological supervision at enterprises over MI employment conditions for determination of their good working condition, propriety of the last verification or calibration results, accordance of set intervals between verifications or calibrations to the exploitation conditions.

Періодичній повірці чи калібруванню підлягають усі ЗВТ, що експлуатуються чи зберігаються, через певні інтервали, встановлені з розрахунку забезпечення придатності до застосування ЗВТ на період між повірками чи калібруванням.

Позачергова повірка чи калібрування проводиться при експлуатації чи зберіганні ЗВТ незалежно від термінів їх періодичної повірки чи калібрування:

• При встановленні ЗВТ як комплектуючих виробів після закінчення половини їх гарантійного строку, якщо термін їх повірки чи калібрування настає раніше терміну повірки чи калібрування ЗВТ, у комплект яких вони зходять;

• При пошкодженні повірчого тавра, пломби чи втрати документів, які підтверджують проходження ЗВТ повірки чи калібрування;

• При необхідності впевнитись у справності ЗВТ;

• При проведенні вхідного контролю на підприємстві;

• При поверненні на зберігання після експлуатації;

• При коректуванні міжповірочних чи міжкалібрувальних інтервалів.

Інспекційну повірку чи калібрування проводять при здійснюванні на підприємствах метрологічного нагляду за станом застосування ЗВТ для встановлення їх справності, правильності результатів останньої повірки чи калібрування, відповідності прийнятих міжповірочних чи міжкалібрувальних інтервалів умовам експлуатації.

Expert verification is performed by National service of legal metrology at metrological examination of MI after demand of court, prosecutor’s office, militia, state arbitrary, after request of enterprises and single citizens at arise of strife.

Before passing the technical problems of verification or calibration it is necessary to clear up a difference between two similar in Ukrainian spelling terms “verification”-повірка and “test”, “checkup”, “control”-перевірка.

Taking into consideration earlier introduced definitions of terms “verification” and “calibration” followed by list of operations (tests – перевірок, випробувань) which are executed during this process, we can say that verification or calibration is far more complex metrological acts, consisting of numerous tests.

Slightly different methods of verification or calibration, given in appropriate NTD, are used for separate group of MI. The laboratory researched work is dedicated to analog direct measuring, namely deflectional, instruments calibration.