🗊Презентация Метрология, стандартизация и сертификация

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ Санкт-Петербург Издательство ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова 2015

Рассмотрены основные положения метрологии, электрических измерений, стандартизации и сертификации с учетом последних изменений в данных областях знаний. Предназначен для курсантов и студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 26.05.07 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики» (специализации: «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики»; «Эксплуатация электрооборудования и автоматики судов с ядерными энергетическими установками»). Рассмотрены основные положения метрологии, электрических измерений, стандартизации и сертификации с учетом последних изменений в данных областях знаний. Предназначен для курсантов и студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 26.05.07 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики» (специализации: «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики»; «Эксплуатация электрооборудования и автоматики судов с ядерными энергетическими установками»).

Содержание Введение Глава 1 Основы метрологии 1.1. Основная терминология 1.2. Погрешности измерения и точность приборов Глава 2 Измерительные преобразователи электрических величин 2.1. Общие сведения 2.2. Измерительные преобразователи в цепях постоянного тока 2.3. Измерительные трансформаторы постоянного тока 2.4. Датчики тока на основе эффекта Холла 2.5. Магниторезисторные датчики тока 2.6. Оптические датчики тока 2.7. Оптический датчик напряжения 2.8. Измерительные трансформаторы переменного тока 2.9. Измерительные преобразователи переменного тока в постоянный

Содержание Глава 3 Электроизмерительные приборы непосредственной оценки 3.1. Принцип действия и устройство 3.2. Конструкция судовых электроизмерительных приборов 3.3. Магнитоэлектрические приборы 3.4. Электромагнитные приборы 3.5. Электродинамические и ферродинамические приборы 3.6. Индукционные приборы 3.7. Электростатические приборы Глава 4 Требования правил РС к измерительной аппаратуре Глава 5 Электронные осциллографы 5.1. Общие сведения 5.2. Устройство электронно-лучевого осциллографа 5.3. Осциллографические измерения

Содержание Глава 6 Приборы сравнения 6.1. Общие сведения 6.2. Измерительные мосты постоянного тока 6.3. Измерительные мосты переменного тока 6.4. Потенциометры постоянного тока Глава 7 Измерение электрических величин 7.1. Общие сведения 7.2. Измерение тока и напряжения 7.3. Измерение мощности и энергии 7.4. Измерение активной мощности и энергии в трехфазных цепях 7.5. Измерение реактивной мощности и энергии 7.6. Измерение сопротивления изоляции судовых сетей 7.7. Измерительная аппаратура судовых распределительных щитов и правила безопасности при ее эксплуатации

Содержание Глава 8 Магнитные измерения 8.1. Основные магнитные величины, классификация приборов 8.2. Измерение магнитных потоков и магнитной индукции 8.3. Измерение напряженности и магнитодвижущей силы магнитного поля Глава 9 Электрическое измерение неэлектрических величин 9.1. Основные положения 9.2. Резистивные преобразователи 9.3. Индуктивные и взаимоиндуктивные преобразователи 9.4. Индукционные генераторные преобразователи Глава 10 Цифровые электроизмерительные приборы 10.1. Общие сведения 10.2. Функциональные устройства цифровых электроизмерительных приборов Глава 11 Стандартизация и сертификация 11.1. Общие положения 11.2. Основные положения Закона «О техническом регулировании» 11.3. Основы стандартизации 11.4. Основы сертификации

Список сокращений АЦП — аналого-цифровой преобразователь ГОСТ — национальный стандарт ГРЩ — главный распределительный щит ИИС — измерительная информационная система ИМ — измерительный механизм ИП — измерительный преобразователь МДС — магнитодвижущая сила ММФ — Министерство морского флота МЭК — Международная электротехническая комиссия РС — Российский морской регистр судоходства ЦАП — цифроаналоговый преобразователь ЦП — цифровой электроизмерительный прибор ЭДС — электродвижущая сила ISO — Международная организация по стандартизации

Основы метрологии Основные нормативные документы Федеральный закон Российской Федерации от 26 июня 2008 г. N 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» Рекомендации по межгосударственной стандартизации РМГ 29-99 «Основные термины и определения» принятые Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации в 1999 году. Основные понятия Величина – одно из свойств физического объекта, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них. Измерение – совокупность операций, выполняемых для определения количественного значения величины Средство измерений – техническое средство, предназначенное для измерений Истинное значение величины – значение физической величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину. Мера величины – средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью.

Погрешности измерения и точность приборов Погрешность - отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Погрешность измерения может быть положительной или отрицательной. Взятая с обратным знаком величина называется поправкой. Причины погрешности: несовершенство средства из­мерения, неправильное его применение, недостатки, свойственные ме­тоду измерения, влияние внешних воздействий. Виды: Систематической называется составляющая погрешности результата измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины. Постоянные погрешности - погрешности, которые длительное время сохраняют свое значение, например, в течение времени выполнения всего ряда измерений. Они встречаются наиболее часто. Прогрессивные погрешности - непрерывно возрастающие или убывающие погрешности. Периодические погрешности - погрешности, значение которых является периодической функцией времени или перемещения указателя измерительного прибора. Погрешность метода измерения (составляющая систематической погрешности измерений, обусловленная несовершенством принятого метода измерений)

Погрешности измерения и точность приборов Инструментальные погрешности - возникают вследствие конструк­тивных недостатков средства измерения или дефектов его изготовле­ния (при неправильной градуировке шкалы, в случае отклонения указателя отключенного стрелочного прибора от нулевой отметки). Промах (грубая погрешность измерения) - погрешность результата отдельного измерения, входящего в ряд измерений, которая для данных условий резко отличается от остальных результатов этого ряда. Абсолютная погрешность Δ прибора — разность между показания­ми этого прибора aх и действительным значением величины. Приведенная погрешность прибора — отношение абсолютной погрешности к верхнему пределу шкалы прибора. Обычно эта погрешность выражается в процентах.

В основу классификации по точности измерения положено максимально допустимое для данного прибора значение основной приведенной погрешности. В основу классификации по точности измерения положено максимально допустимое для данного прибора значение основной приведенной погрешности. Приборы непосредственной оценки и самопишущие разделяются на восемь классов точности. Классы точности и максимальные значения основной приведенной погрешности γmах, соответствующие приборам этих классов, указаны в таблице.

Измерительные преобразователи электрических величин Измерительный преобразователь - устройство, реализующее определенную функциональную связь между двумя физическими величинами. Виды Преобразователи рода величины, например напряжения в ток или тока в падение напряжения. Масштабные преобразователи, осуществляющие только количественное изменение значений величины. Преобразователи рода тока, например переменного в постоянный. Измерительные преобразователи в цепях постоянного тока Преобразователи в цепях постоянного тока - резисторы, сопротивление которых практически не зависит от внешних воздействий, в частности от температуры. Виды Шунт - представляет собой четырехзажимный резистор Rш, который вместе с измерительным механизмом ИМ, подключенным к его потенциальным зажимам П , при помощи токовых зажимов Т включа­ется в цепь измеряемого тока I. Шунт преобразует ток в падение напряжения. (см. рис. слайд 7) Добавочный резистор- резистор, включенный последовательно с ИМ, вращающий момент которого зависит от тока, и используемый для измерения напряжения. Основное его назначение — преобразование напряжения в ток.

Измерительные преобразователи электрических величин Измерительные трансформаторы постоянного тока Применяются на судах для измерения токов свыше 5000 А. Использование шунтов в таких установках нецелесообразно, так как шунты получаются весьма громоздкими и дорогими.

Измерительные преобразователи электрических величин Сердечники трансформаторов I и II, совершенно одинаковые по размерам, изготовляют из ферромагнитного материала с высокой магнитной проницаемостью (например, из пермаллоя). Измеряемый постоянный ток I протекает по первичным обмоткам этих сердечников. Первичные обмотки соединены последовательно. Вторичные обмотки соединяют параллельно или последовательно и через выпрямители подключают к вспомогательному источнику переменного тока U~. Датчики тока на основе эффекта Холла Эффект Холла - появление напряжения на концах полоски проводника или полупроводника, помещенного перпендикулярно силовым линиям магнитного поля.

Измерительные преобразователи электрических величин Магниторезисторные датчики тока Магниторезисторные датчики тока обеспечивают точность и линейность до 0,1...0,2 % при измерении постоянных и переменных (до 500 кГц) токов до 200 А и не вносят потерь. Достоинства: Значительно меньшие размеры и вес, а также существенно более высокая чувствительность по сравнению с холловскими датчиками и трансформаторами тока Отсутствие остаточной намагниченности после перегрузки Широкий частотный диапазон благодаря низкой индуктивности магниторезисторов. Недостатки Требуется внешний источник питания и отсутствие внешних магнитных полей

Измерительные преобразователи электрических величин Оптические датчики тока

Измерительные преобразователи электрических величин Первичная обмотка трансформатора тока включается в измеряемую цепь последовательно. Вто­ричные цепи этих трансформаторов питают амперметры и последовательные цепи таких приборов, как ваттметры, счетчики и другие, имеющие малое сопротивление.

Измерительные преобразователи электрических величин Амплитудные детекторы отличаются от детекторов среднего значения наличием конденсатора памяти С, включаемого последовательно (рис. а) или параллельно относительно нагрузки (рис. б). На рис. а представлена схема детектора с закрытым входом, а на рис. 2.14, б — схема детектора с открытым входом относительно постоянной составляющей сигнала, так как конденсатор С в первом детекторе ее не пропускает.

Измерительные преобразователи электрических величин Термоэлектрический преобразователь состоит из нагревателя 1, который нагревается измеряемым током I, и термопары 2, образуемой двумя проводниками из разнородных металлов, одна пара концов которых сварена между собой. При изменении температуры места соединения этих проводников, называемого горячим, или рабочим, спаем, относительно свободных концов на них возникает термо­электродвижущая сила (термоЭДС.) примерно пропорциональная разности температур термоспаев.

Электроизмерительные приборы непосредственной оценки Принцип действия и устройство Электромеханические приборы непосредственной оценки состоят из двух основных частей: измерительной цепи и измерительного механизма. Измерительная цепь обеспечивает преобразование сигнала измерительной информации, необходимое для осуществления процесса измерения. Измерительный механизм преобразует электромагнитную энергию, подводимую к нему, в механическую энергию перемещения подвижной части. Вращающий момент, возникающий в приборе при измерении, вызывает поворот подвижной части в сторону возрастающих показаний. В зависимости от способов преобразования электромагнитной энергии, используемых для создания вращающего момента, электромеханические приборы разделяются на следующие группы: магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, индукционные и электростатические. Под действием вращающего момента подвижная часть стремится повернуться на максимальный угол, однако этому препятствует противодействующий момент MП. В зависимости от способа создания противодействующего момента различают приборы: а) с механическим противодействующим моментом; б) с электрическим противодействующим моментом — логометры. Механический противодействующий момент создается спиральными пружинами, растяжками или подвесом.

Электроизмерительные приборы непосредственной оценки Конструкция судовых электроизмерительных приборов Основные детали: корпус, указательная стрелка, шкала, оси, подпятники, успокоитель, устройство для создания противодействующего момента, корректор. Стрелки щитовых приборов изготовляют из легкого и прочного металла, например из твердого алюминия, бронзы. С подвижной частью стрелка соединяется либо непосредственно, либо стрелкодержателем. Шкалы приборов изготовляют из листовой латуни, цинка, алюминия; они бывают плоскими и выпуклыми, равномерными и неравномерными. Шкалы обычно покрывают светлой эмалью и наносят на них черные отметки и цифры, по которым отсчитывается численное значение измеряемой величины. На шкалу каждого измерительного прибора наносят следующие обозначения: единицу измеряемой величины; класс точности прибора; условное обозначение принципа действия прибора; рабочее положение прибора; степень защищенности от магнитных и электрических влияний; испытательное напряжение изоляции измерительной цепи по отношению к корпусу; номер стандарта на данную группу приборов; год выпуска и заводской номер; род тока и число фаз; номинальную частоту, если она отличается от 50 Гц; товарный знак завода-поставщика; заводское обозначение прибора, дату выпуска и заводской номер.

Электроизмерительные приборы непосредственной оценки Условные обозначения принципа действия приборов, применяемых на судах

Электроизмерительные приборы непосредственной оценки Успокоение подвижной части: подвижная часть совершает колебания вокруг положения равновесия. Для поглощения кинетической энергии подвижной части используют успокоитель. По конструкции и принципу действия различают успокоители трех видов: воздушные (рис. а), магнитоиндукционные (рис. б) и жидкостные (рис. в). В воздушном успокоителе крыльчатого типа, для создания успокаивающего момента используется трение о воздух, увеличенное благодаря наличию узких щелей между крылом 1 и камерой 2 успокоителя. В магнитоиндукционном успокоителе успокаивающий момент создается при воздействии вихревых токов, возникающих в секторе 3, выполненном из неферромагнитного материала, с магнитным полем постоянного магнита 4.

Магнитоэлектрические приборы Магнитоэлектрические приборы В таких механизмах вращающий момент возникает в результате взаимодействия поля постоянного магнита с проводником, обтекаемым током. Их разделяют на механизмы с подвижным магнитом и подвижной рамкой. Распространены вторые.

Магнитоэлектрические логометры Магнитоэлектрические логометры Противодействующий момент в логометре создается не механическим, а электрическим путем, поэтому измерительный механизм прибора выполняется в виде двух жестко скрепленных между собой рамок 1 и 2, по обмоткам которых протекают токи. Ток к обмоткам подводится через тонкие неупругие металлические ленты. При прохождении токов через рамки возникают направленные навстречу вращающий и противодействующий моменты. Угол перемещения подвижной части магнитоэлектрического логометра пропорционален отношению силы токов в рамках.

Магнитоэлектрические вольтметры Магнитоэлектрические вольтметры Для измерения напряжения магнитоэлектрическим прибором его шкалу необходимо проградуировать в единицах напряжения, представляющего собой падение напряжения на сопротивлении измерителя. Для расширения пределов измерения напряжения пользуются добавочными резисторами, которые включают последовательно с магнитоэлектрическим прибором.

Источником питания служит генератор постоянного тока Г, ротор которого приводят во вращение. Измерительным механизмом является магнитоэлектрический логометр, угол перемещения α подвижной части которого пропорционален отношению токов в рамках: Источником питания служит генератор постоянного тока Г, ротор которого приводят во вращение. Измерительным механизмом является магнитоэлектрический логометр, угол перемещения α подвижной части которого пропорционален отношению токов в рамках:

Измерительный механизм с плоской катушкой. Он состоит из катушки 4 с внутренней полостью щелевидной формы и подвижной части, на оси 6 которой закреплены плоский сердечник 5, крыло успокоителя, спиральная пружина 2, указатель 3 и держатели с противовесами. Сердечник закреплен на оси эксцентрично, он изготовлен из материала, обладающего высокой магнитной проницаемостью. При протекании тока по обмотке катушки сердечник стремится расположиться в месте с наибольшей концентрацией поля, то есть втягивается во внутреннюю полость катушки. Это вызывает появление вращающего момента и отклонение указателя. Измерительный механизм с плоской катушкой. Он состоит из катушки 4 с внутренней полостью щелевидной формы и подвижной части, на оси 6 которой закреплены плоский сердечник 5, крыло успокоителя, спиральная пружина 2, указатель 3 и держатели с противовесами. Сердечник закреплен на оси эксцентрично, он изготовлен из материала, обладающего высокой магнитной проницаемостью. При протекании тока по обмотке катушки сердечник стремится расположиться в месте с наибольшей концентрацией поля, то есть втягивается во внутреннюю полость катушки. Это вызывает появление вращающего момента и отклонение указателя. Измерительный механизм с круглой катушкой. Внутри катушки 1 цилиндрической формы находятся два сердечника 2 и 5 из магнитомягкого материала. Сердечник 2 прикреплен неподвижно к каркасу, а сердеч-ник 3 жестко крепится к оси подвижной части прибора. Магнитное поле катушки намагничивает сердечники так, что их края, противостоящие друг другу, оказываются намагниченными одноименно. Это вызывает отталкивание сердечника, закрепленного на оси, от неподвижного и появление вращающего момента, зависящего от тока катушки.

Одной из существенных причин погрешности электроизмерительных механизмов является влияние внешних магнитных полей, так как их собственное магнитное поле невелико. Для защиты от внешних полей применяются в основном два способа — экранирование и астазирование. При магнитном экранировании измерительный механизм прибора помещают внутри выполненной из магнитомягкого материала замкнутой оболочки — магнитного экрана. Одной из существенных причин погрешности электроизмерительных механизмов является влияние внешних магнитных полей, так как их собственное магнитное поле невелико. Для защиты от внешних полей применяются в основном два способа — экранирование и астазирование. При магнитном экранировании измерительный механизм прибора помещают внутри выполненной из магнитомягкого материала замкнутой оболочки — магнитного экрана.

Электромагнитные логометры Электромагнитные логометры У электромагнитного логометра катушки 1 и 2 расположены так, что сердечники, намагничиваясь, создают моменты М1 и М2, направленные не согласно, а встречно. Один из этих моментов можно рассматривать как вращающий, а другой — как противодействующий. В электромагнитном измерительном механизме логометра, по катушкам 1 и 2 которого протекают токи I1 и I2 действуют моменты. М1 и М2. Так как эти моменты направлены встречно и зависят от угла отклонения, подвижная часть будет поворачиваться в сторону большего из них до установления равенства М1 = М2.

Электроизмерительные приборы непосредственной оценки

Электроизмерительные приборы непосредственной оценки

Электроизмерительные приборы непосредственной оценки

Электроизмерительные приборы непосредственной оценки

Электроизмерительные приборы непосредственной оценки

Электроизмерительные приборы непосредственной оценки

Электроизмерительные приборы непосредственной оценки

Электроизмерительные приборы непосредственной оценки

Требования правил РС к измерительной аппаратуре

Электронные осциллографы

Электронные осциллографы

Электронные осциллографы

Приборы сравнения

Приборы сравнения

Измерение электрических величин

Измерение электрических величин

Измерение электрических величин

Измерение электрических величин

Магнитные измерения