Номер по Госреестру СИ: 49533-12
49533-12 Аппаратура для контроля параметров пьезоэлементов
(Цензурка-МА)
Назначение средства измерений:
Аппаратура «Цензурка-МА» предназначена для оперативного измерения, в процессе производства параметров пьезоэлементов и пьезопреобразователей: частоты резонанса и антирезонанса, сопротивления на частоте резонанса, емкости на низкой частоте, тангенса угла диэлектрических потерь.
Измерение параметров пьезоэлементов осуществляется в двух режимах:
- динамическом режиме (контроль параметров в резонансной области частот);
- квазистатическом режиме (контроль параметров на частоте 1000 Гц).
Внешний вид.
Аппаратура для контроля параметров пьезоэлементов
Рисунок № 1
Внешний вид.
Аппаратура для контроля параметров пьезоэлементов
Рисунок № 2
Внешний вид.
Аппаратура для контроля параметров пьезоэлементов
Рисунок № 3
Знак утверждения типа
Сведения о методиках измерений
Сведения о методиках (методах) измеренийСведения о методах измерений изложены в руководстве по эксплуатации «Аппаратуры для контроля параметров пьезоэлементов «Цензурка-МА» 68.85.00.00.000 РЭ.
Нормативные и технические документы
Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к аппаратуре «Цензурка-МА»ГОСТ 22261-94 «Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия.»
ОСТ 11 044-87 «Материалы пьезокерамические. Технические условия.»
Поверка
Поверка осуществляется по методике поверки 68.85.00.00.000 МП, утвержденной ГЦИ СИ ФБУ «Ростовский ЦСМ» 11.11.2011 г.Перечень основного оборудования необходимого для поверки аппаратуры «Ценурка-МА».
Таблица 2
Наименование установки или прибора |
Тип, обозначение, изготовитель |
Номер Г осреестра |
Основные технические характеристики |
1 Осциллограф цифровой люминофорный |
TDS 3032b |
24021-02 |
(0-300) МГц; ПГ ±0,002 % 1мВ-10В; ПГ ±2 % |
2 Измеритель иммитанса |
Е7-14 |
12033-89 |
100 Гц, 1 и 10 кГц; ПГ ±0,01 % 0,001 нФ - 16 мФ; ПГ ±0,1 % 0,1 Ом - 10 МОм; ПГ ±0,1 % Тангенс угла потерь 10-4 - 104 |
3 Генератор сигналов низкочастотный прецизионный |
Г3-110 |
5460-76 |
0,001 Гц - 2 МГц; ПГ ±3М0-7 Гц (0-2) В; ПГ ±1 % |
4 Милливольтметр |
В3-38В |
3243-90 |
10мВ - 300В 10Гц - 5 МГц; ПГ ±1,5% |
5 Частотомер электронно-счетный вычислительный |
Ч3-64 |
9135-83 |
0,005 - 1,5М0У Гц; ПГ ±5М0-7 Гц (0,3-10)В |
6 Мультиметр |
В7-80 |
28335-04 |
(0,001-400) В; ПГ± (0,2-1,0) % 10 Гц- 100кГц |
Изготовитель
Научное конструкторско-технологическое бюро пьезоэлектрического приборостроения федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» ( НКТБ «ПЬЕЗОПРИБОР» ЮФУ)Россия,344090, г. Ростов-на-Дону, ул. Мильчакова,10, тел. (863)222-34-01, факс (863)243-48-44
e-mail: piezo@sfedu.ru ; http://www.piezo.rsu.ru
Испытательный центр
Государственный центр испытаний средств измерений Федеральное бюджетное учреждение «Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Ростовской области» (ГЦИ СИ ФБУ «Ростовский ЦСМ»).Схема измерений, реализованная в аппаратуре «Цензурка-МА», показана на рисунке 1.
U0 - опорное напряжение, U - падение напряжения на пьезоэлементе, R0 - резистор, Z -комплексный импеданс пьезоэлемента или преобразователя.
Рисунок 1.
В аппаратуре реализован цифровой способ измерений, позволяющий возбуждать пьезоэлемент или преобразователь широкополосным сигналом, спектр которого охватывает заданную область частот. В качестве такого сигнала в аппаратуре «Цензурка -МА» используется сигнал с линейной частотной модуляцией.
ЛЧМ сигнал формируется в ЭВМ программно в виде массива длиной N Напряжения U0(t) и U(t) подаются на вход двухканального аналого-цифрового преобразователя (АЦП), а полученные таким образом отсчеты - через буферное запоминающее устройство в управляющую ЭВМ, где подвергаются дискретному преобразованию Фурье с помощью алгоритма быстрого преобразования Фурье. В результате получаются два комплексных массива длиной N/2 каждый, соответствующие значениям U0(w) и U(w) на частотах f [k] = kFJN, к = 0,k,N2. Значения комплексной проводимости в полосе частот от 0 до Fd/2 рассчитываются с использованием измеренных величин.
Принцип работы при квазистатических измерениях на низкой частоте 1000 Гц аналогичен, только в качестве АЦП используется 16-ти разрядный АЦП (относительно медленно действующий), который подключается к измерительному резистору Ro с помощью коммутатора входов (на рисунке не показан).
Для расчета требуемых параметров преобразователя используется многоконтурная эквивалентная схема, динамическая часть которой состоит из нескольких соединенных параллельно RLC-цепочек. Количество контуров эквивалентной схемы определяется по числу максимумов активной составляющей проводимости в заданной полосе частот.
Аппаратура «Цензурка-МА»(рисунок 2) является аппаратурой настольного типа и состоит из блока измерительного, управляющей ЭВМ (персональный компьютер IBM PC Pentium IV в настольном виде или ноутбук) и печатающего устройства. Управляющая ЭВМ с операционной системой Windows имеет специальное программное обеспечение, реализующие функции управления работой аппаратуры, обработки результатов измерений, отображения измеренной и обработанной информации, ведения баз данных для контролируемых пьезоэлементов.
Рисунок 2 - Аппаратура «Цензурка-МА»
Блок измерительный представляет собой закрытый металлический корпус с органами управления и индикации на лицевой панели, где так же расположен разъем для подключения пьезоэлементов. В состав аппаратуры входит набор эквивалентов и RC цепей, четырехполюсник для измерения АЧХ.
На задней панели измерительного блока расположены разъемы для питания аппаратуры «Цензурка-МА» и для подключения ее к персональному компьютеру. На задней панели расположены винты крепления задней крышки для пломбирования аппаратуры «Цензур-ка-МА» (рисунок 3).
1 - Технические требования по ГОСТ 18680-73. Пломбировать замазкой уплотнительной У-20 ТУ 38-105357-85. Рисунок 3 - Панель задняя блока измерительного - схема пломбировки
Программное обеспечение (ПО) аппаратуры «Цензурка-МА» состоит из кода программы. ПО является устанавливаемым дистрибутивом ПО (файл SetupCMA_ver.1.2.2.exe), который предустанавливается при поставке аппаратуры. ПО аппаратуры исполняется на процессоре управляющей ПЭВМ. ПО аппаратуры рассматривается как метрологически значимое.
ПО аппаратуры “Цензурка-МА”, предназначено для решения следующих основных задач:
-
- расчет комплексной проводимости пьезоэлемента;
-
- расчет эквивалентных и электрофизических параметров;
-
- взаимодействие с оператором, отображение и сохранение результатов измерений, в
том числе в графическом виде, отбраковка пьезоэлементов по установленным критериям;
-
- накопление в базе данных результатов измерений, формирование, отображение и
сохранение отчетов о результатах измерений, в том числе гистограммных, получение их твердой копии.
Коды программы не могут быть модифицированы простыми программными средствами (защита на уровне структуры двоичного файла при его компиляции в среде разработки).
Таблица 1
Наименование программного обеспечения |
Идентификационное наименование программного обеспечения |
Номер версии (идентификационный номер) программного обеспечения |
Цифровой идентификатор программного обеспечения (контрольная сумма исполняемого кода) |
Алгоритм вычисления контрольной суммы |
Программное обеспечение аппаратуры «Цензурка-МА» |
«Цензурка-МА» |
2.0.1 |
645Е0330 |
CRC32 |
В соответствии с разделом 6.6 МИ 3286-2010 уровень защиты ПО аппаратуры соответствует уровню «С».
В коде ПО присутствует процедура контроля за контрольной суммой исполняемого файла. При запуске ПО аппаратуры происходит проверка текущей контрольной суммы кода программы с записанной контрольной суммой. В случае отличия этих контрольных сумм программа аппаратуры останавливается и на экран выводится сообщение об ошибке проверки контрольной суммы. Метрологически значимая часть ПО аппаратуры и измеренные данные достаточно защищены с помощью специальных средств защиты от преднамеренных и не преднамеренных изменений.
Диапазон рабочих частот, кГц 1 - 500
Диапазон измерения электрической емкости, Ф 240-11 - •IO-7
Диапазон измерения тангенса угла диэлектрических потерь 2-10-3 - •IO-1
Диапазон измерения сопротивления на частоте резонанса, Ом 10 - 5403
Пределы относительной погрешности установки частоты, %
Пределы относительной погрешности измерения частоты резонанса, %
Пределы относительной погрешности измерения
Пределы относительной погрешности измерения электрической емкости на частоте 1000 Гц:
для диапазона 240-11 Ф - 1O-10 Ф, %
для диапазона 10-10 Ф - 10-7 Ф, %
Пределы относительной погрешности измерения тангенса угла диэлектрических потерь на частоте 1000Гц:
для диапазона 240-3 - 340-2, %
для диапазона 340-2 - -10’1, %
Пределы относительной погрешности измерения сопротивления на частоте резонанса, %
Рассчитываемые параметры:
Пределы относительной погрешности измерения механической добротности в диапазоне 50 - 800, %
Пределы относительной погрешности измерения скорости звука в диапазоне 2,5403 - 5403 м/с, %
Электрическая изоляция выдерживает без пробоя и поверхностного перекрытия испытательное напряжение синусоидальной формы частотой 50 Гц между сетевыми цепями и корпусом изделия:
-
- при нормальных условиях, не менее 1500 В
Электрическое сопротивление изоляции между цепями питания
изделия и его корпусом, не менее:
-
- в нормальных условиях применения 20 МОм
Электрическое сопротивление между заземляющим контактом
сетевой вилки и корпусом изделия, не более 0,5 Ом
Время установления рабочего режима, мин, не более 5 мин
Время непрерывной работы в рабочих условиях, не менее 8 ч при питании от сети переменного тока:
- напряжением
(220±22) В
-
- частотой (50±1) Гц
Потребляемая мощность при номинальном напряжении, не более 40 Вт
масса блока измерительного, не более 4 кг
масса изделия в потребительской таре, не более 15 кг
Габаритные размеры аппаратуры «Цензурка-МА»:
-
- блок измерительный, не более 350 х 235 х 110 мм
Габаритные размеры управляющей ЭВМ и печатающего устройства приводятся в документации на эти изделия.