1tom223

----448

9. METROLOGIA

czalny względny narzędzia pomiarowego jest wyrażany w stosunku do jednej z wart • umownych (charakterystycznych) narzędzia: wartości nominalnej, wskazania, o_ra °^ici górnej zakresu pomiarowego, do zakresu pomiarowego.    ’ ^{8 dnic}y

kach użytkowania powstają błędy dodatkowe wynikające z wrażliwości narzędzia działanie czynników fizycznych. Błędy narzędzia pomiarowego w warunkach uż^ kowania są złożeniem błędów podstawowych i dodatkowych. Takie złożenie, któ*.

Błąd dopuszczalny narzędzia pomiarowego określony w warunkach odniesie • (w warunkach normalnych) nazywa się błędem dopuszczalnym podstawowym. W \_Var^nia

..... _k^U(f

prowadzi do błędu wypadkowego o określonym prawdopodobieństwie jego zaistnieni^ nazywa się błędem roboczym (dopuszczalnym). Najprostsze rachunkowo jest jednat-zlożenic prowadzące do błędu (dopuszczalnego) najgorszego przypadku.    ^K

Jeżeli rozkład błędów bezwzględnych w funkcji wskazania przyrządu pomiarowcaoda się względnie dokładnie przedstawić funkcją stalą ±5 (rys. 9.la), to błędy takie nazywaia się addylywnymi. Błędy dopuszczalne względne charakteryzujące dokładność takieaó przyrządu odnosi się wówczas do górnej granicy zakresu lub do zakresu pomiaroweeo Ten przypadek ma zastosowanie do większości mierników wskazówkowych.

Rys. 9.1. Typy rozkładów błędów przyrządów pomiarowych: a) błędów addytywnych: b) błędów muliiplikatywnych; a) addytywno-multiplikatywnych

Jeżeli rozkład błędów bezwzględnych w funkcji wskazania przyrządu pomiarowego da się względnie dokładnie przedstawić funkcją liniową (rys. 9.Ib), przechodzącą przez początek układu współrzędnych, to błędy takie nazywa się multiplikatywnymi. Bied) dopuszczalne względne charakteryzujące dokładność takiego przyrządu odnosi się wówczas do wskazania. Ten przypadek ma zastosowanie do niektórych omomierzy wskazówkowych.

Jeżeli rozkład błędów bezwzględnych w funkcji wskazania da się względnie dokładnie przedstawić jako złożenie błędów addytywnych i multiplikatywnych (rys. 9.1c), to bied; dopuszczalne względne takiego przyrządu, charakteryzujące jego dokładność podaje się za pomocą dwu składowych: składowej odniesionej do zakresu i składowej odniesionej do aktualnego wskazania. Ten sposób ma zastosowanie do charakteryzowania dokładność cyfrowych multimetrów i innych mierników cyfrowych.

Przyrządy użyte do pomiaru stanów chwilowych wielkości zmiennych w czasie wnosw dodatkową składową błędu — błąd dynamiczny. Błąd dynamiczny bezwzględny może by*-wyrażony wzorem (9.1) w odniesieniu do danej chwili 0est on zmienną funkcją czas^: Proponuje się różne miary całkowe błędu dynamicznego charakteryzujące dokładno w warunkach dynamicznych, ale ogólnie nic mają one praktycznego zastosowania- Bw”' dynamiczne najwygodniej jest ograniczyć do poziomu błędów statycznych dan®. przyrządu, wybierając jego charakterystykę ampliiudowo-częs'totliwościową płaską * P* śmie, w którym mieści się przypuszczalne podstawowe widmo mierzonego P^rze.

W takim przypadku dokładność dynamiczna przyrządu będzie praktycznie taka- J dokładność statyczna, a błędy dynamiczne można pominąć.

o 3. Wzorce miar

ę 3 [. Wzorce napięcia elektrycznego

nd 1990 roku obowiązuje — w wyniku ustaleń międzynarodowych — poprawiona miara cięcia prądu stałego o wartości 1 V, zdefiniowana za pomocą napięcia Josephsona w ten ° osob, że stałą fizyczną K_J90 zjawiska Josephsona przyjęto równą 483597,9 GHz/V. Wartość napięcia przez porównanie przenosi się na grupowy wzorzec napięcia utworzony nasyconych ogniw Westona. Tak powstały wzorzec grupowy stanowi etalon wtórny kanięcia — państwowy czy międzynarodowy. Jest oferowana realizacja układu scalonego zawierającego ponad 1000 złącz Josephsona, która umożliwia odtworzenie pierwotnego wzorca napięcia w sposób względnie prosty. Jest to pierwszy krok do zastąpienia ogniw Westona i elektronicznych wzorców' napięcia na najwyższym poziomie dokładności.

Oceniono w badaniach międzynarodowych, że etalon pierwotny napięcia jest znany zniepewnością graniczną nie mniejszą niż ± 1 ppm. Oznacza to, że nie mogą istnieć —jak długo obowiązuje obecna znajomość zjawisk — wzorce napięcia wtórne (tym bardziej woltomierze), dla których deklarowane błędy dopuszczalne byłyby mniejsze niż ± 1 ppm.

Wzorce napięcia uwierzytelnione za pomocą etałonu międzynarodowego obowiązującego przed 1990 r. mają wartość za dużą o 8 uV/V, tzn. w'ymagają poprawki —8 pV/V.

Źródłami wzorcowego napięcia są elektrochemiczne ogniwa nasycone Westona i wzorce elektroniczne. Stosowanie ogniw' Westona jest kłopotliwe i dlatego jest uzasadnione tylko na wyższych poziomach dokładności. Na niższych poziomach dokładności mogą być z powodzeniem zastąpione przez wzorce elektroniczne.

Ogniwo nasycone Westona w stanie jałowym w temperaturze 20^oC powinno mieć napięcie w przedziale 1,018540-=-1,018730 V. Ogniwa o innym napięciu dyskwalifikuje się. Rezystancja wewnętrzna ogniwa wynosi 400-^1000 Cl (ogniwa lepsze mają rezystancję mniejszą). Ogniwa są wykonywane w sześciu klasach dokładności: najdokładniejsze są klasy 0,0002, najmniej dokładne — klasy 0,01. Symbol klasy jest liczbą wyrażającą w procentach dopuszczalną roczną zmianę napięcia. Ogniwa Westona są wrażliwe na zmianę temperatury (a₉ = —40 pV/K) i muszą być termostatyzowane; ogniw^ra najdokładniejsze wymagają permanentnego termostatyzowania z niestałością + 0,01 K. Do tego celu są oferowane specjalne termostaty. Ogniwo jest wrażliwe na wstrząsy. Dopuszczalne obciążenie prądem wynosi mniej niż 1 gA przez minutę.

Wymagania dla ogniw są zawarte w normie PN-80/E-06531, a Instrukcja 5,97/1 (Dz.N. i M. nr 35, 1974) podaje sposób sprawdzania.

K ^naP’ę^cie skuteczne szumu nie przekracza 1 pV dla najlepszych ^{1 w}ego ^{a i}°^ralory napięcia są uniwersalnymi źródłami elektronicznymi napięcia wzorco-pr±_v Poznaczonymi do sprawdzania dokładności woltomierzy, multimetrów i innych $t_a;„ ^^dow wymagających takiego źródła. Są one budowane jako źródła napięcia prądu stałee’ ^a!e P^reede wszystkim jako źródła uniwersalne napięcia oraz natężenia prądu dekado ! Plemiennego, a w niektórych rozwiązaniach — jednocześnie z funkcją tv przei-^Ve®°.wzorca rezystancji. W wykonaniu uniwersalnym zapewniają najniższy koszt elektro ^!9^zerli^u na realizację pojedynczej funkcji. Kalibrator jest złożonym narzędziem --- j_edn^DlC2»ym, którego dokładność wynika z dokładności realizacji trzech funkcji: dok)^OIt^1!arowc8° ^W70rca napięcia (10 V);

W2_m^a • §° wielodekadowego dzielnika napięcia, aeniacza pomiarowego dużej dokładności.

Elektroniczne wzorce napięcia prądu stałego są wykonywane na napięcie 1 V, 10 V ' ^m°gą mieć również wyjście 1,018 V przydatne do porówmań z napięciem ogniwa estona. Największą możliwą dokładność osiągają wzorce o napięciu 10 V. Obciążane Pfądem do 10 mA zmieniają napięcie mniej niż o 1 pV. Zabezpieczone są przed Przeciążeniem. Najdokładniejsze wzorce są wewnętrznie termostatyzowane i wymagają Permanentnego zasilania. Najlepsze charakteryzują się następującymi parametrami: mn?^{a n}‘®?tałość napięcia mniejsza niż ±3 ppm, temperaturowa zmiana napięcia _Wa ^SJS.^za niż ±0,05 ppm/K. Najdokładniejsze oferuje się bez świadectwa uwierzytelnienia nsci, a błąd wzorcowania pozostaje dominującą składową niepewności, do i n^Zii^rce elektroniczne wykazują wyższy poziom szumu niż ogniwa Westona. W paśmie

^0rMnik

^,nżynicra elektryka tom I