Доклад.
1. Уважаемый председатель государственной экзаменационной комиссии , уважаемые члены комиссии.
Защищается дипломная работа на тему: «Разработка рекомендаций по созданию рабочего эталона нулевого разряда единицы силы переменного тока». Работу выполнил студент Ахметов Д.В., руководитель - д.т.н., профессор Шумилин В.П.
2. Переменный электрический ток является одной из важнейших и распространенных физических величин, измерение которой необходимо в промышленности и при научных исследованиях в таких областях как энергетика, электроника, связь, металлургия, химия и др.
3. К средствам измерений переменного тока относятся: амперметры (аналоговые и цифровые), различного вида преобразователи (например, аналогово-цифровые и цифро-аналоговые), калибраторы - приборы, воспроизводящие переменный ток с нормированной погрешностью), масштабные преобразователи (шунты, трансформаторы тока).
В обращении в практике находится большое количество (до сотен тысяч) различных типов средств измерений переменного тока, охватывающих широкий диапазон значений тока и частоты.
Отсюда важно соблюдение единства измерений, т.е. градуировки и поверки приборов по единым эталонам.
4. (Плакат №1 ГПС) Система единства измерений в данной области основывается на поверочной схеме по МИ 1940-88, регламентирующей порядок передачи размера единицы силы переменного тока от государственного эталона рабочим эталонам и затем рабочим средствам измерений с указанием методов и погрешностей передачи.
5. Из поверочной схемы видно, что все рабочие эталоны 1-го разряда и другие точные средства измерений заменяются на государственный эталон и рабочий эталон 0-го разряда. Однако в практике рабочий эталон 0-го разряда отсутствует - он не был разработан по экономическим причинам. Поэтому государственный эталон, осуществляя поверку всех указанных средств измерений, существенно перегружен. Кроме того, доставка поверяемых рабочих эталонов в СПб, где размещен государственный эталон, зачастую требует значительных затрат.
Поэтому постановка задачи по созданию рабочего эталона 0-го разряда является актуальной, учитывая так же, что такие эталоны могут находиться в различных частях РФ.
6. (Плакат №2 Характ. эталонов) Анализ существующих эталонов показал, что наиболее целесообразно создание рабочего эталона 0-го разряда на основе метода сравнения переменного тока с постоянным, используя в качестве приборов сравнения термоэлектрические преобразователи тока.
7. (Плакат №3 Технич. характ. РЭ) Разработано техническое задание на разработку. Основные требования, исходя из характеристик поверяемых средств измерений, следующие: диапазон тока 1мА-20А, диапазон частот 20Гц-1МГц, неопределенность при измерениях от 1,5·10-5 до 3·10-4.
8. (Плакат №4 Структурная сх эталона) Разработана структурная схема эталона. Эталон представляет собой комплекс средств измерений. Основной элемент эталона - это эталонные термоэлектрические преобразователи ЭТП. Источники питания переменного и постоянного тока - калибратор Н4-7, усилители мощности Я9-44, 8100, УМ. Компараторы постоянного напряжения Р3017 и нановольтметр 2182 для измерения термо-ЭДС на выходе термопреобразователей. ЭР - блок эталонных резисторов; КУ - коммутационное устройство; МЭС-6 - прибор контроля внешних условий и др.; СТП - сличаемый (поверяемый) термопреобразователь.
9. (Плакат №5 с ТП и уравнением) Основа эталона - термоэлектрические преобразователи - представляют собой нагреватель (тонкая металлическая нить диаметром несколько микрон), длиной от 2 до 10 мм, в середине которого закреплена термопара (или по длине термобатарея), электрически изолированная от нагревателя, но имеющая с ним тепловой контакт.
При прохождении по нагревателю постоянного тока I выделяется мощность, происходит нагрев термопары и на ее выходе возникает термо-ЭДС E, пропорциональная мощности, т.е. пропорциональная квадрату тока E=KI2.
При включении нагревателя на переменный ток вследствие инерционности преобразователя термо-ЭДС Е~ пропорциональна квадрату действующего тока E~=KI~ 2 . Если при каждом включении термо-ЭДС равны между собой, то действующий переменный ток равен постоянному току, который может быть измерен с высокой точностью и т.о. осуществляется связь эталона переменного тока с эталонами переменного тока.
10. (Плакат №6 Источники неопределенности) Очевидно, что основное требование к термопреобразователям: отсутствие различия их характеристик при работе на постоянном и переменном токе. Однако различия все же существуют. Источники неопределенностей при измерениях на постоянном и переменном токе следующие: неопределенности средств измерений постоянного тока (нестабильность мер ЭДС и сопротивления, компаратора напряжения, нечувствительность нулевого индикатора), различие в переходе с переменного на постоянный ток на низкой частоте, остаточные реактивности цепи нагревателя, поверхностный эффект в нагревателе, утечка по емкости между термопарой и нагревателем. В результате определяется расширенная неопределенность (формула на плакате). Расчетное значение ее удовлетворяет требованиям.
11. (Плакат №7 Сх. сличений преобразователей) Апробация метода проведена экспериментально при сличениях (поверке) существующих термопреобразователях. Порядок измерений такой, как в предлагаемом эталоне, состоит в следующем: термопреобразователи соединены последовательно, термо-ЭДС обоих измеряется компараторами Р3017 или нановольтметром 2182. На преобразователи подают переменный ток номинального значения, измеряют термо-ЭДС эталонного и поверяемого термопреобразователей. Переключают термопреобразователи на постоянный ток прямой и обратной полярности и снова на переменный ток. При этом ток регулируют так, чтобы термо-ЭДС эталонного термопреобразователя оставалась неизменной и измеряют термо-ЭДС поверяемого при указанных включениях. Е~1, Епр, Еоб, Е~2. Определяют различие при переходе с переменного на постоянный ток (формула на плакате).
12. (Плакат №8 Плакат экспериментальных иссл.) Результаты сличений приведены в таблице (на плакате 8) и показывают, что создание эталона возможно с заданной точностью.
13. Выполнено экономическое обоснование.
14. Разработаны рекомендации по обеспечению безопасности работы с эталоном.
Заключение.
Зачитывается полностью.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
