УСТРОЙСТВО ПОВЕРКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
DEVICE FOR CALIBRATION OF MEASURING CONVERTER

Изобретение относится к метрологии, а именно к средствам поверки и калибровки, и может быть использовано для поверки измерительных преобразователей уровня средней мощности радиоимпульсного сигнала в уровень постоянного напряжения.
Известно устройство для поверки функциональных измерительных преобразователей (а.с. СССР №1622863, опубл. 23.01.91), содержащее калибратор напряжения, блок сравнения, блок регистрации, входные и выходные клеммы для подключения поверяемого функционального измерительного преобразователя. Для повышения достоверности результатов поверки в устройство введены измеритель температуры, блок вычитания и вычислительно-логический блок.
Известно устройство, реализующее способ контроля метрологических характеристик измерительных преобразователей (а.с. СССР №1239663, опубл. 23.06.86), содержащее блок управления, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, вентили, генератор, делитель, измерительный преобразователь и четыре шины.
Известно устройство, реализующее способ поверки измерительных приборов (а.с. СССР №1290218, опубл. 15.02.87), содержащее управляемый ключевой элемент, блок сравнения и поверяемый прибор.
Известно устройство, реализующее способ определения частотных погрешностей масштабных преобразователей (а.с. СССР №1370591, опубл. 30.01.88), содержащее генератор опорной частоты, перестраиваемый генератор контролируемой частоты, переменные аттенюаторы, образцовый делитель напряжения, автоматические переключатели, исследуемый масштабный преобразователь, балансный модулятор, широкополосный усилитель, амплитудный детектор, усилитель частоты коммутации, синхронный детектор, генератор частоты коммутации и индикатор.
Известно также устройство поверки измерительного преобразователя методом образцового прибора при поверке первичных измерительных преобразователей («Метрологическое обеспечение и эксплуатация измерительной техники». / Под ред. Кузнецова В.А. М.: Радио и связь, 1990, стр.197, рис.8.8), содержащее генератор сигналов, измерительный преобразователь, первое образцовое средство измерений и второе образцовое средство измерений. Указанное устройство является наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого изобретения.
Общим недостатком перечисленных устройств является невозможность проведения поверки измерительных преобразователей уровня средней мощности радиоимпульсного сигнала в уровень постоянного напряжения.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является расширение арсенала технических средств указанного назначения, а именно создание устройства для поверки измерительных преобразователей уровня средней мощности радиоимпульсного сигнала в уровень постоянного напряжения.
Техническим результатом при реализации изобретения, в частности, является обеспечение возможности поверки измерительных преобразователей уровня средней мощности радиоимпульсного сигнала в уровень постоянного напряжения как в процессе их производства, так и в процессе эксплуатации; автоматизация процедуры поверки указанных измерительных преобразователей; повышение точности измерения параметров характеристики преобразования; увеличение полноты поверки измерительных преобразователей (увеличение количества и диапазона поверяемых параметров).
Для достижения указанного технического результата в устройство поверки измерительного преобразователя методом образцового прибора, содержащего генератор сигналов и измерительный преобразователь, вместо первого образцового средства измерений и второго образцового средства измерений вводятся генератор радиоимпульсов, первый делитель мощности, частотомер, усилитель мощности, второй делитель мощности, цифровой ваттметр, компьютер, первый блок питания, состоящий из первого модуля питания, первого цифрового вольтметра и первого цифрового миллиамперметра, второй блок питания, состоящий из второго модуля питания, второго цифрового вольтметра и второго цифрового миллиамперметра, и третий цифровой вольтметр, причем выход генератора сигналов соединен с входом генератора радиоимпульсов, выход генератора радиоимпульсов соединен с входом первого делителя мощности, первый выход первого делителя мощности соединен с частотомером, второй выход первого делителя мощности соединен с входом усилителя мощности, выход усилителя мощности соединен с входом второго делителя мощности, первый выход второго делителя мощности соединен с первым входом измерительного преобразователя, второй выход второго делителя мощности соединен с входом цифрового ваттметра, выход цифрового ваттметра соединен с компьютером, выход первого модуля питания соединен с входом первого цифрового вольтметра и входом первого цифрового миллиамперметра, выход первого цифрового миллиамперметра соединен с вторым входом измерительного преобразователя, выход второго модуля питания соединен с входом второго цифрового вольтметра и входом второго цифрового миллиамперметра, выход второго цифрового миллиамперметра соединен с третьим входом измерительного преобразователя, выход измерительного преобразователя соединен с входом третьего цифрового вольтметра, выход третьего цифрового вольтметра соединен с компьютером. Первый и второй делители мощности выполнены двухплечными и симметричными с коэффициентом передачи по мощности 0,5 в каждом плече.
п
Основным параметром измерительного преобразователя является его характеристика преобразования уровня средней мощности радиоимпульсного сигнала в уровень постоянного напряжения, выраженная уравнением u=A×P+B, где Р - величина средней мощности радиоимпульсного сигнала, измеряемая на входе измерительного преобразователя; U - уровень постоянного напряжения, измеряемый на выходе измерительного преобразователя; А и В - постоянные коэффициенты. В процессе поверки измерительного преобразователя определяются значения коэффициентов А и В, а также среднеквадратическая погрешность S измерения этих коэффициентов.
На чертеже приведена структурная схема устройства поверки измерительного преобразователя.
Устройство поверки измерительного преобразователя содержит генератор 1 сигналов; генератор 2 радиоимпульсов; первый делитель 3 мощности; частотомер 4; усилитель 5 мощности; второй делитель 6 мощности; измерительный преобразователь 7 уровня средней мощности радиоимпульсного сигнала в уровень постоянного напряжения; цифровой ваттметр 8; компьютер 9; первый блок 10 питания, состоящий из первого модуля 11 питания, первого цифрового вольтметра 12 и первого цифрового миллиамперметра 13; второй блок 14 питания, состоящий из второго модуля 15 питания, второго цифрового вольтметра 16 и второго цифрового миллиамперметра 17; третий цифровой вольтметр 18. Выход генератора 1 сигналов соединен с входом генератора 2 радиоимпульсов, выход генератора 2 радиоимпульсов соединен с входом первого делителя 3 мощности, первый выход первого делителя 3 мощности соединен с частотомером 4, второй выход первого делителя 3 мощности соединен с входом усилителя 5 мощности, выход усилителя 5 мощности соединен с входом второго делителя 6 мощности, первый выход второго делителя 6 мощности соединен с первым входом измерительного преобразователя 7 уровня средней мощности радиоимпульсного сигнала в уровень постоянного напряжения, второй выход второго делителя 6 мощности соединен с входом цифрового ваттметра 8, выход цифрового ваттметра 8 соединен с компьютером 9. Первый блок 10 питания состоит из первого модуля 11 питания, первого цифрового вольтметра 12 и первого цифрового миллиамперметра 13, причем выход первого модуля 11 питания соединен с входом первого цифрового вольтметра 12 и с входом первого цифрового миллиамперметра 13, а выход первого цифрового миллиамперметра 13 соединен с вторым входом измерительного преобразователя 7 уровня средней мощности радиоимпульсного сигнала в уровень постоянного напряжения. Второй блок 14 питания состоит из второго модуля 15 питания, второго цифрового вольтметра 16 и второго цифрового миллиамперметра 17, причем выход второго модуля 15 питания соединен с входом второго цифрового вольтметра 16 и с входом второго цифрового миллиамперметра 17, а выход второго цифрового миллиамперметра 17 соединен с третьим входом измерительного преобразователя 7 уровня средней мощности радиоимпульсного сигнала в уровень постоянного напряжения. Выход измерительного преобразователя 7 уровня средней мощности радиоимпульсного сигнала в уровень постоянного напряжения соединен с входом третьего цифрового вольтметра 18, а выход третьего цифрового вольтметра 18 соединен с компьютером 9.
2
Устройство поверки измерительного преобразователя работает следующим образом. Генератор 1 сигналов формирует видеоимпульсные сигналы, которые поступают на генератор 2 радиоимпульсов. Генератор 2 радиоимпульсов с помощью видеоимпульсов модулирует непрерывный радиосигнал и формирует радиоимпульсный сигнал. Промодулированный радиоимпульсный сигнал поступает на первый делитель 3 мощности. С первого делителя 3 мощности 0,5Р радиосигнала
2
2
5
5
5
1
2
и1
и2
1
2
и1
и2
(P - мощность радиосигнала с генератора 2 радиоимпульсов) поступает на частотомер 4, который измеряет частоту заполнения радиоимпульса, а 0,5Р радиосигнала поступает на усилитель 5 мощности. Усилитель 5 мощности усиливает мощность радиосигнала и передает его на второй делитель 6 мощности. С второго делителя 6 мощности 0,5Р радиосигнала (Р - мощность радиосигнала с усилителя 5 мощности) поступает на измерительный преобразователь 7, а 0,5Р радиосигнала поступает на цифровой ваттметр 8. С помощью цифрового ваттметра 8 измеряется значение уровня средней мощности радиосигнала, которое равно значению уровня средней мощности радиосигнала на первом входе измерительного преобразователя 7, и измеренное значение поступает на компьютер 9. На первом блоке 10 питания и втором блоке 14 питания с помощью содержащихся в них первого цифрового вольтметра 12 и второго цифрового вольтметра 16 устанавливаются величины напряжения питания E и Е, поступающие на измерительный преобразователь 7. Затем с помощью содержащихся в первом блоке 10 питания и втором блоке 14 питания первого цифрового миллиамперметра 13 и второго цифрового миллиамперметра 17 измеряются значения токов I и I, поступающих на измерительный преобразователь 7, соответственно по цепям напряжений E и Е. Измеренные значения токов I и I вводятся в компьютер 9. Кроме того, предварительно в компьютер 9 вводятся значения модулей допустимых отклонений
п1
п2
|ΔI| и |ΔI|. Все значения могут быть введены в компьютер 9 оператором. Компьютер 9 по заданной программе выполняет следующие расчеты:
и1
и2
и1
и2
н1
н2
- вычисляет отклонения |ΔI| и |ΔI| измеренных токов I и I от номинальных значений I и I соответственно по формулам:
- осуществляет проверку выполнения соотношений:
Если не выполняется хотя бы одно из соотношений (3) или (4), то измерительный преобразователь 7 бракуется и отдается в ремонт. Если одновременно выполняются оба соотношения (3) и (4), то поверка измерительного преобразователя продолжается.
n
n
n
n
п
С помощью генератора 2 радиоимпульсов на входе измерительного преобразователя 7 устанавливается значение средней мощности P из набора мощностей P, где n=1, 2,…, N. Цифровой ваттметр 8 измеряет значение средней мощности радиосигнала P, где n=1, 2,…, N, которое равно значению средней мощности в N точках на первом входе измерительного преобразователя 7. Измеренные значения поступают на компьютер 9. Третий цифровой вольтметр 18 измеряет значение постоянного напряжения U, где n=1, 2,…, N, в тех же точках N на выходе измерительного преобразователя 7. Измеренные значения поступают на компьютер 9. Кроме того, предварительно в компьютер 9 вводится значение допустимой среднеквадратической погрешности S. Компьютер 9 по заданной программе выполняет следующие расчеты:
- вычисляет значения коэффициентов А и В методом линейной регрессии;
и
- вычисляет среднеквадратическую погрешность S измерения коэффициентов А и В;
- осуществляет проверку выполнения соотношения
Если соотношение (5) не выполняется, то измерительный преобразователь 7 бракуется и отдается в ремонт. Если же соотношение (5) выполняется, то измерительный преобразователь 7 признается годным к эксплуатации.
Итоговая информация выводится в виде протокола результатов поверки, в котором указываются:
и1
и2
- значения измеренных токов I и I;
п1
п2
и1
и2
- значения допустимых |ΔI|, |ΔI| и вычисленных |ΔI|, |ΔI| отклонений измеренных токов блоков 10 и 14 питания;
- значения коэффициентов А и В;
п
и
- значения допустимого S и вычисленного S среднеквадратических погрешностей результатов измерения коэффициентов А и В.
По результатам поверки принимается решение браковать или признать годным к применению измерительный преобразователь.