Вопросы поверки генераторов-калибраторов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО

ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА

1971

Том 231

ВОПРОСЫ ПОВЕРКИ ГЕНЕРАТОРОВ-КАЛИБРАТОРОВ

Р. Ф. АКНАЕВ, Ю. М. ФОМИЧЕВ, А. А. КУЩ

(Представлена научным семинаром кафедры радиотехники)

Выпускаемые в настоящие годы вольтметры действующего значения класса-0,1 0,2 требуют поверки не реже одного раза в три месяца. Поверка их в централизованном порядке требует больших затрат времени и средств.

Следовательно, желательно иметь аппаратуру лабораторного типа, удовлетворяющую метрологическим требованиям, которая позволяла бы проводить поверку вольтметров на местах их использования.

В последние годы в Томском политехническом институте разработан и изготовлен ряд калибраторов синусоидального напряжения действующего значения (ГК-3, ГК-4, ГК-6, ГК-7), удовлетворяющих требованиям, предъявляемым к по-

1

1

~ П,

Г

/п

Рис.

Блок-схема поверки генераторов-калибраторов

верочнои аппаратуре.

Поверка генераторов-калибраторов проводилась во ВНИИМ.

Функциональная схема поверки

Поверка генераторов-калибраторов проводилась по схе-

ме, представленной на рис. 1.

1 — генератор-калибратор ГК-6;

2—магазин сопротивлений РЗЗ;

3 — вспомогательный источник постоянного напряжения (аккумулятор);

4 —образцовый термоэлектричёский преобразователь Прб № 13;

5 — делитель 1:10 класса 0,001;

6 — полуавтоматический потенциометр Р345 класса 0,001.

Образцовый термоэлектрический преобразователь

Преобразователь имеет коаксиальную конструкцию (рис. 2). В качестве измерительного узла использован вакуумный бесконтактный преобразователь ТВБ-4 с погрешностью ассиметрии 6 — 0,005%, включенный последовательно с добавочным сопротивлением.

В качестве добавочного сопротивления использована заготовка сопротивления МЛТ-1 без нарезки и лакокрасочного покрытия. Величина добавочного сопротивления ^ 500 ом.

Вход осуществлен через фишку с волновым, сопротивлением /?1г=50 ом, а вывод ТЭДС—через разъем, закрепленный на неподвижной стенке преобразователя.

Рис, 2. Конструкция образцового тер- Рис. 3. Конструкция фото-

моэлектрического преобразователя электрического преобразова-

теля

Преобразователь такого типа использовался при сличении с генераторами-калибраторами в диапазоне частот (0,2:-*-30) мгц. Погрешность образцового преобразователя при измерении ^переменного напряжения составляет: ;

(0,2 -т- 1) мгц б<±0,05%, :

(1 - 10) мгц 6< + 0,2%,

(10 30) мгц 6С±0,5%. ;

Для поверки генераторов-калибраторов в диапазоне 5 гц + 100 кгц использовался образцовый преобразователь, в котором в качестве измерительного узла применен 1ТЭМ с добавочным сопротивлением МЛТ-1, £г=500 ом конструктивно преобразователь выполнен аналогично описанному выше. Погрешность такого преобразователя составляет:

5 гц~ 15 гц б< + 0*03%, !

20 гц+ 100 кгц 6< + 0,02%

Для устранения влияния температуры оба преобразователя помещались в пассивный термостат.

Измерительный узел ГК-6

Измерительный узел представляет собой фотоэлектрический преобразователь (ФП), выполненный на основе ла^мпы накаливания и фотосопротивления. Конструктивно ФП выполнен в виде отрезка коаксиала. Вход осуществлен через коаксиальную ' фишку. Фотосопротивление укреплено на одной из стенок корпуса преобразователя, В качестве добавочного сопротивления использовано сопротивление типа С2-10. Лампа накаливания в сафитном исполнении, типа НСМ 6,3X20. Конструктивные данные лампы накаливания: нить лампы витая; диаметр нити — 0,005 мм; диаметр катушки — 0,05 мм; общее число витков— 124; V

вводы — ковар, диаметр 0,25 мм.

Фотосопротивление СФ2-5 является одним из плеч моста компаратора. Чувствительность указателя равновесия составляет 0,005%/дел. Расчетная частотная погрешность фотоэлектрического преобразователя на 30 жг^^0,05%. Конструкция ФП;представлена ца рис, 3.

3. Заказ 6642 33

floßep. генераторы 5 гц 8 гц 10 гц 20 гц 60 гц

ГК-6 № 1 4,993 4,9974 4,997 4,9992 4,9996

ГК-6 & 1 0,14 0,052 0,06 0,016 0,008

ГК-6 2 4,99Í2 4,997 4,9972 4,999 4,9991

ГК-б № 2 0,135 0,06 0,056 0,02 0,018

ГК-6 Ks 4 4,9933 4 ! 9961 4,9975 4,9988 4,9985

ГК-6 № 4 0; 134 0,078 0,05 0,024 0,03

Таблица 1

400 гц 1 гц 10 гц 20 гц 100 гц 1 гц 10 гц 30 гц

4,9996 4,9997 4,9995 4,9997 4,9954 4,9957 4,9953 4,9995

0,006 0,01 0,006 0,012 0,016 0,086 0,094 0,01

4,9989 4,9993 4,9993 4,9994 4,9995 5,0023 4,9999 5,0017

0,022 0,014 0,014 0,012 0,01 0,046 0,02 0,034

4,9987 4,9989 4,999 4,9992 4,998 4,996 4,995 4,9997

0,026 0,022 0,02 0,016 0,04 0,08 0,1 0,06

Рис. 4. График частотной погрешности генератора-калибратора ГК-6 № 1

Рис. 5. График частотной погрешности генератора-калибратора ГК-6 № 2

калибратора ГК-6 № 4

з*

35

Таблица 2

/ = 30 кгц

* (лая) 0 2 4 6 8

ТЭДС — (лв) 16,098 16,097 16,095 16,093 16,093

ТЭДС = (мв) 16,100 — — — —

t (мин) 10 12 14 16

ТЭДС — (мв) 16,0925 16,0.92 16,091 16,09

ТЭДС = (мв) — — — 16,094

Нестабильность выходного напряжения составляет 0,013% за 16 мин.

ТаблицаЗ

/=1 Мгц

( (мин) 0 3 6 9 12 15

ТЭДС — (мв) ТЭДС = (мв) 16,131 16,123 16,127 16,123 16,121 16,116 16,114

£ (мин) 18 21 23 26 29 32

ТЭДС - (мв) ТЭДС = (мв) Нестаб 16,111 ильность 16,109 выходного 16,107 напряжения /=30 Мг 1 16,104 составляет 0 16,102 ,03% за 32 м 1 16,100 16,097 ин. 4 а б л и ц а 4

t (мин) 0 3 5 8 10 13

ТЭДС ~ (мв) ТЭДС = (мв) 16,115 16; 103 16,103 16,087 16,085 16,083 16,079

1 (мин) 15 18 20 23 25 27

ТЭДС — (мв) 16,075 16,074 16,075 16,074 16,07 16,066

ТЭДС = (мв) — — — — — 16,087

Нестабильность выходного напряжения составляет 0,2% за 27 мин.

Методика сличения

Погрешность установки опорного напряжения ГК-6 входит в погрешность установки переменного выходного напряжения. Для исключения погрешности аппаратуры при измерение опорного напряжения последнее измеряется с помощью того же делителя и потенциометра, что и вспомогательное постоянное напряжение. *

Переменное напряжение ГК-6, установленное с помощью встроенного измерительного узла, измеряется образцовым термоэлектрическим преобразователем Прб № 13. ТЭДС Прб, полученная при этом, запоминается на Р345. Подключая Прб к вспомогательному источнику постоянного напряжения и выставляя величину ТЭДС, получаем постоянное напряжение, которое по действующему значению равно переменному напряжению ГК-6. Входящая в результате измерений погрешность аппаратуры на постоянном токе равна

14 + + Знэ + 8прб — 8Е)

где 8Д — 0,001% — погрешность делителя;

§п = 0,001 % — погрешность потенциометра;

8НЭ — 0,001 %—погрешность нормального элемента;

8цРб = 0,005% — погрешность преобразователя.

о,^0,0053%.

Результаты сличения

Результаты сличения, полученные для генераторов-калибраторов ГК-6 №1,2, 4, сведены в табл. 1, графики приведены на рис. 4, 5, 6.

Исследование нестабильности

Исследование нестабильности проводилось по блок-схеме, представленной на рис. 1. Образцовый преобразователь подключается к выходу ГК-6, и через некоторые промежутки времени фиксируется значение ТЭДС. Для исключения ошибки за счет дрейфа преобразователя замеряется величина ТЭДС на постоянном токе в начале измерения. В конце измерения, выставляя то же напряжение, что ив начале измерения, получаем новое значение ТЭДС. Разница между этими ТЭДС дает уход самого преобразователя за время измерения. Эта разница исключается из полученных результатов на переменном токе.

Результаты по исследованию нестабильности сведены в табл. 2, 3, 4.