Номер по Госреестру СИ: 63674-16
63674-16 Системы калибровки ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей
(АВГУР 5.4)
Назначение средства измерений:
Системы калибровки ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей АВГУР 5.4 (далее - Системы) предназначены для измерений временных интервалов и амплитуд эхосигналов, полученных ультразвуковыми контактными и иммерсионными, прямыми и наклонными, совмещенными и раздельно-совмещенными, фокусирующими и не фокусирующими пьезоэлектрическими преобразователями (ПЭП) с частотами от 0,8 до 10 МГц, и координат местоположения ПЭП.
Внешний вид.
Системы калибровки ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей
Рисунок № 1
Внешний вид.
Системы калибровки ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей
Рисунок № 2
Внешний вид.
Системы калибровки ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей
Рисунок № 3
Программное обеспечение
Программное обеспечение (ПО), установленное на ПК, осуществляет управление работой Системы, сбор, систематизированное долговременное хранение и обработку данных. В пакет ПО входит программа «Калибровка ПЭП», предназначенная для определения характеристик ПЭП, и программа «Поверка», предназначенная для проверки параметров приемо-передающего тракта БС.
Идентификационные признаки ПО соответствуют данным, приведенным в таблице 2.
Таблица 2
Идентификационное наименование ПО |
Номер версии (идентификационный номер) ПО |
Цифровой идентификатор ПО (контрольная сумма исполняемого кода) |
Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО |
Калибровка ПЭП |
5.ХХХ, где XXX номер версии |
- |
- |
Поверка |
5.ХХХ, где XXX номер версии |
- |
- |
Защита ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню
«высокий» согласно Р 50.2.077-2014.
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится на заднюю панель блока системного методом наклеивания этикетки.
Сведения о методиках измерений
Сведения о методиках (методах) измерений
приведены в разделе 3 руководства по эксплуатации «Система калибровки ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей АВГУР 5.4. Руководство по эксплуатации. 180.00.00.00.00РЭ».
Нормативные и технические документы
Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к системам калибровки ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей АВГУР 5.4
Технические условия «Система калибровки ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей АВГУР 5.4. Технические условия. 180.00.00.00.00ТУ ».
Поверка
Поверка», предназначенная для проверки параметров приемо-передающего тракта БС.Идентификационные признаки ПО соответствуют данным, приведенным в таблице 2.
Таблица 2
Идентификационное наименование ПО |
Номер версии (идентификационный номер) ПО |
Цифровой идентификатор ПО (контрольная сумма исполняемого кода) |
Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО |
Калибровка ПЭП |
5.ХХХ, где XXX номер версии |
- |
- |
Поверка |
5.ХХХ, где XXX номер версии |
- |
- |
Защита ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню
«высокий» согласно Р 50.2.077-2014.
Метрологические и технические характеристикиТаблица 3
Наименование характеристики |
Значение характеристики |
Длительность зондирующего импульса на активной нагрузке 50 Ом и максимальной амплитуде, нс, не более |
100 |
Длительность переднего фронта зондирующего импульса на активной нагрузке 50 Ом и максимальной амплитуде, нс, не более |
15 |
Номинальные значения амплитуды зондирующего импульса и |
200±20 |
их отклонения, В |
100±10 50±5 25±2,5 |
Эффективный выходной импеданс генератора зондирующего импульса, Ом, не более |
5 |
Диапазон регулировки коэффициента усиления с шагом 1 дБ, дБ |
От 0 до 70 |
Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки коэффициента усиления, дБ |
±0,5 |
Диапазон измерений временных интервалов, мкс |
От 0,05 до 50 |
Наименование характеристики |
Значение характеристики |
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений временных интервалов, мкс |
±0,05 |
Максимальное измеряемое значение амплитуды входного сигнала (при минимальном значении коэффициента усиления), В |
10±1 |
Полоса пропускания приемного тракта по уровню -3 дБ, МГц |
От 0,5 до 15 |
Неравномерность полосы пропускания приемного тракта, не более, дБ |
±1 |
Банк демпфирующих сопротивлений приемного тракта, Ом |
От 50 до 500 |
Эквивалентное среднеквадратичное значение напряжения шумов, приведенное ко входу усилителя Системы в полной полосе пропускания, мкВ, не более |
80 |
Минимальный шаг сканирования по осям X и Y, мм, не более |
0,02 |
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений координат ПЭП по осям X и Y на апертуре 190 мм, мм |
±1 |
Время непрерывной работы при проведении контроля без снижения достоверности результатов калибровки, ч, не менее |
8 |
Средний срок службы Системы, лет, не менее |
10 |
Условия эксплуатации: - температура окружающего воздуха, °С |
От 10 до 35 |
- относительная влажность воздуха при температуре 25 °С, % |
От 15 до 80 |
- атмосферное давление, мм рт. ст. |
От 630 до 800 |
Масса: | |
сканирующего устройства двухкоординатного, кг |
36 |
сканирующего устройства однокоординатного, кг |
13 |
блока системного, кг |
5,0 |
Габариты (ДхШхВ): сканирующего устройства двухкоординатного, мм |
560х430х394 |
сканирующего устройства однокоординатного, мм |
570x240x275 |
Знак утверждения типа наносится на заднюю панель блока системного методом наклеивания этикетки.
Комплектность средства измерений
Таблица 4
№ п.п. |
Обозначение изделия |
Наименование изделия |
Кол-во |
Маркировка |
180.00.00.00.00 |
СИСТЕМА АВГУР 5.4 В СОСТАВЕ: | |||
1. |
180.01.00.00.00 |
Блок системный |
1 |
БС.А5.4 |
2. |
180.05.00.00.00 |
Сканирующее устройство в составе: |
1 |
СУ.А5.4 |
2.1. |
180.06.03-06.00.00 |
Подставка |
1 |
Название образца: СО-2, СОП-СФ-55 |
2.2. |
180.06.07-10.00.00 |
Прижим |
1 |
Габаритные размеры ПЭП |
2.3. |
180.06.12-15.00.00 |
Держатель |
1 |
Габаритные размеры ПЭП |
2.4. |
180.06.11.00.00 |
Ванна иммерсионная |
1 |
- |
№ п.п. |
Обозначение изделия |
Наименование изделия |
Кол-во |
Маркировка |
3. |
180.07.00.00.00 |
Комплект инструментов и принадлежностей |
- |
- |
- |
- |
Инструменты |
- |
- |
3.1. |
180.06.05.00-02.00 |
Настроечный образец полусферический, 0110 мм. |
1 |
СОП-СФ-55 |
3.2. |
ГОСТ 14782-86 |
Контрольный образец № 2 из комплекта контрольных образцов и вспомогательных устройств КОУ -2 |
1 |
СО-2 |
3.3. |
ГОСТ 14782-86 |
Контрольный образец № 3 из комплекта контрольных образцов и вспомогательных устройств КОУ -2 |
1 |
СО-3 |
- |
- |
Принадлежности |
- |
- |
3.4. |
- |
Персональный компьютер (ПК) |
1 |
Заводская маркировка |
3.5. |
Bulgin PX0 840/D/3M 00 |
Кабель USB 2.0 |
1 |
Заводская маркировка |
3.6. |
ВР0.364.013ТУ |
Тройник СР-50-95ФВ |
1 |
Заводская маркировка |
3.7. |
180.07.01.00.00 |
Кабель высокочастотный соединительный |
2 |
КВС.А5.4 |
4. |
- |
Упаковка | ||
4.1. |
- |
Ящик 5.4 |
1 |
АВГУР 5.4 |
5. |
- |
Эксплуатационная документация |
- |
- |
5.1. |
180.00.00.00.00 РЭ |
Руководство по эксплуатации |
1 | |
5.2. |
180.00.00.00.00 ФО |
Формуляр |
1 |
- |
5.3. |
- |
Паспорта контрольных и настроечных образцов |
- |
- |
5.4. |
180.00.00.00.00МП |
Методика поверки |
1 | |
6. |
Программное обеспечение |
- |
- | |
6.1. |
- |
CD (компакт диск) с копией программного обеспечения Системы |
1 |
ПРИМЕЧАНИЕ.
В таблице 4 представлена полная комплектация Системы. Система может поставляться в неполной и дополнительной комплектации, определяемой заявкой Заказчика.
В таблице 4 под персональным компьютером понимается любой ПК, имеющий интерфейс USB2.0.
Поверка
осуществляется в соответствии с документом 180.00.00.00.00МП «Системы калибровки ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей АВГУР 5.4. Методика поверки», утвержденным ФГУП «ВНИИОФИ» в октябре 2015 г.
Основные средства поверки:
-
1. Осциллограф цифровой TDS 220. (Госреестр № 19294-00).
-
2. Генератор сигналов сложной формы AFG3022. (Госреестр № 32620-06).
-
3. Штангенциркуль ШЦ-П-250-0,05. Диапазон измерения от 0 до 250 мм. Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений ±0,05 мм.
-
4. Контрольный образец №2 из комплекта контрольных образцов и вспомогательных устройств КОУ-2. (Госреестр № 06612-99).
Изготовитель
Общество с ограниченной ответственностью «Научно-производственный центр неразрушающего контроля «ЭХО+» (ООО «НПЦ «ЭХО+»)
ИНН 7706017584
Адрес: Россия, 123182, Москва, ул. Твардовского, д. 8, стр 1, «Технопарк «СТРОГИНО» Телефон/факс: (495) 780-92-50
Испытательный центр
Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научноисследовательский институт оптико-физических измерений» (ФГУП «ВНИИОФИ»)
Адрес: 119361, г. Москва, ул. Озерная, 46
Телефон: (495) 437-56-33, факс: (495) 437-31-47
E-mail: vniiofi@vniiofi.ru
Сайт: www.vniiofi.ru
В Системах применяется эхо-импульсный метод неразрушающего контроля. С помощью зондирующего импульса возбуждается пьезопластина ПЭП и упругие колебания распространяются в воде или в металле настроечного образца, принятые эхо-сигналы преобразовываются в цифровую форму с учетом текущей координаты сканирующего устройства, удерживающего преобразователь, и подвергаются математической обработке с целью определения параметров и характеристик ПЭП.
Система состоит из следующих составных частей:
-
• Персональный компьютер (ПК);
-
• Блок системный (БС);
-
• Сканирующее устройство (СУ) с комплектом сменных частей:
o Прижимы и держатели для ПЭП различных типоразмеров и габаритов; o Стандартные образцы с подставками;
o Иммерсионная ванна с набором мишеней.
Персональный компьютер представляет собой любой персональный компьютер, имеющий интерфейс USB2.0, с установленным программным обеспечением для осуществления оператором управления системой.
БС соединяется с ПК через интерфейс USB и состоит из:
-
• модуля аналого-цифрового преобразования (МАЦП);
-
• модуля управления сканером (МУСК);
-
• блока питания системы (БПС);
-
• модуля питания двигателей (МПД).
На БС выводится индикация подачи питания, находится кнопка включения питания, кнопка аварийного останова, разъемы для подключения ПЭП, подачи питания, соединения БС с шаговыми двигателями и концевыми выключателями сканирующего устройства, разъем для внешней синхронизации.
МАЦП, входящий в состав БС, обеспечивает следующие функции:
-
• формирования зондирующего импульса;
-
• формирование команд для управления приводами сканера;
-
• формирования команд для управления приемо-передающим трактом Системы;
-
• усиления и ослабления эхосигналов, поступающих по кабелю от МК;
-
• преобразование полученных эхо-сигналов в цифровую форму, цифровая обработка и запоминание в буферной памяти для последующей передачи данных в ПК;
-
• приема и передачи команд по последовательному каналу, в соответствии с
протоколом обмена, определяемым стандартом RS-485;
-
• приема и передачи команд и данных по интерфейсу USB2.0.
В соответствии с этим МАЦП содержит следующие функциональные элементы:
-
• двенадцатиразрядный быстродействующий аналого-цифровой преобразователь с фильтром высоких частот (ФВЧ) на входе;
-
• регулируемый широкополосный усилитель (РШУ), управляемый цифроаналоговым преобразователем (ЦАП);
-
• быстродействующий двенадцатиразрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП);
-
• буферную память 512К;
-
• приемопередатчик RS485 последовательных цифровых данных с гальванической развязкой;
-
• регулируемый высоковольтный источник питания;
-
• формирователь зондирующего импульса ударного типа;
-
• коммутатор, обеспечивающий работу ПЭП в совмещенном и раздельном режиме, а также переключение демпфирующих сопротивлений в передающем тракте системы;
-
• аттенюатор, реализующий возможность измерения формы и амплитуды зондирующего импульса;
-
• программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС), обеспечивающую с помощью контроллера USB2.0 интерфейс с ПК, управление сканированием и коммутацией каналов и синхронизацию работы всей системы.
Конструктивно МАЦП выполнен в виде печатной платы c установленными по ее периферии разъемами.
МУСК обеспечивает приём и передачу сигналов по последовательному каналу связи в соответствии с протоколом обмена, определяемым стандартом RS-485, вырабатывает программно управляемые сигналы, необходимые для работы шаговых электроприводов сканирующего устройства, а также обрабатывает и передает информацию о состоянии датчиков конечного положения сканера.
В своём составе МУСК содержит:
-
• микроконтроллер;
-
• схему интерфейса стандарта RS-485;
-
• модуль питания;
-
• элементы гальванической развязки.
БПС предназначен для обеспечения электропитанием всех элементов системы. БПС выполнен на базе компьютерного блока питания ATX 350 Вт. Из вырабатываемых блоком напряжений используются напряжения + 5 В и + 12 В.
МПД представляет собой повышающий преобразователь постоянного напряжения из + 12 В к + 27 В и служит для обеспечения электропитанием шаговых двигателей сканирующего устройства.
Сканирующее устройство представляет собой двухкоординатный или однокоординатный позиционирующий сканер с комплектом сменных частей (прижимов и держателей ПЭП, подставок для образцов, иммерсионной ванны), предназначенный для перемещения одного ПЭП в одной плоскости (по поверхности образца или в иммерсионной ванне).
Акустический контакт между контактным преобразователем и образцом осуществляется с помощью контактной жидкости, наносимой на поверхность образца.
Фотографии общего вида Систем представлены на рисунках 1, 2.
Рисунок 1 - Внешний вид блока системного, двухкоординатного сканирующего устройства, ПК, иммерсионной ванны
Рисунок 2 - Внешний вид блока системного, однокоординатного сканирующего устройства
Для предотвращения несанкционированного доступа используется пломбировка блока системного. Схема пломбировки приведена на рисунке 3.
Место нанесения знака поверки
I USB
fl А»
Место пломбировки
Рисунок 3 - Схема с обозначением места пломбировки блока системного и места
нанесения знака поверки
Система определяет параметры и характеристики ПЭП, регламентированные ГОСТ 23702-90 и EN 12668-2 с использованием методов, приведенных в этих нормативных документах, а также методов, основанных на расчете поля ПЭП по многочастотным голограммам, измеренным при сканировании. Перечень параметров приведен в таблице 1.
Таблица 1 - Параметры ПЭП, определяемые Системой
Параметр |
Форма эхо-импульса (эхо-импульс) |
Длительность эхо-импульса |
Амплитудно-частотная характеристика (спектральная характеристика) |
Эффективная частота эхо-импульса (центральная частота) |
Полоса пропускания (полоса частот), относительная полоса частот |
Коэффициент двойного преобразования (эхо-импульсная чувствительность) |
АРД-диаграмма |
Функция шумов (ревеберационно-шумовая характеристика) |
Точка ввода (стрела) |
Время распространения (задержки) в призме (акустической задержке) |
Мертвая зона |
Диаграмма направленности в основной плоскости (угол ввода, ширина диаграммы направленности) |
Диаграмма направленности в дополнительной плоскости (угол ввода, ширина диаграммы направленности) |
Величина ближней зоны |
Продолжение таблицы 1__________________________________________________________
Фокусное расстояние
Протяженность фокальной области (длина фокуса, ширина фокуса в основной и дополнительной плоскости)____________________________________________________________
Подавление помех излучатель-приемник (для раздельно-совмещенных ПЭП)
Амплитуда продольной, поперечной, поверхностной волны Характеристика поля вдоль пластины широкозахватного ПЭП Эффективные размеры пьезоэлемента
Таблица 4
№ п.п. |
Обозначение изделия |
Наименование изделия |
Кол-во |
Маркировка |
180.00.00.00.00 |
СИСТЕМА АВГУР 5.4 В СОСТАВЕ: | |||
1. |
180.01.00.00.00 |
Блок системный |
1 |
БС.А5.4 |
2. |
180.05.00.00.00 |
Сканирующее устройство в составе: |
1 |
СУ.А5.4 |
2.1. |
180.06.03-06.00.00 |
Подставка |
1 |
Название образца: СО-2, СОП-СФ-55 |
2.2. |
180.06.07-10.00.00 |
Прижим |
1 |
Габаритные размеры ПЭП |
2.3. |
180.06.12-15.00.00 |
Держатель |
1 |
Габаритные размеры ПЭП |
2.4. |
180.06.11.00.00 |
Ванна иммерсионная |
1 |
- |
№ п.п. |
Обозначение изделия |
Наименование изделия |
Кол-во |
Маркировка |
3. |
180.07.00.00.00 |
Комплект инструментов и принадлежностей |
- |
- |
- |
- |
Инструменты |
- |
- |
3.1. |
180.06.05.00-02.00 |
Настроечный образец полусферический, 0110 мм. |
1 |
СОП-СФ-55 |
3.2. |
ГОСТ 14782-86 |
Контрольный образец № 2 из комплекта контрольных образцов и вспомогательных устройств КОУ -2 |
1 |
СО-2 |
3.3. |
ГОСТ 14782-86 |
Контрольный образец № 3 из комплекта контрольных образцов и вспомогательных устройств КОУ -2 |
1 |
СО-3 |
- |
- |
Принадлежности |
- |
- |
3.4. |
- |
Персональный компьютер (ПК) |
1 |
Заводская маркировка |
3.5. |
Bulgin PX0 840/D/3M 00 |
Кабель USB 2.0 |
1 |
Заводская маркировка |
3.6. |
ВР0.364.013ТУ |
Тройник СР-50-95ФВ |
1 |
Заводская маркировка |
3.7. |
180.07.01.00.00 |
Кабель высокочастотный соединительный |
2 |
КВС.А5.4 |
4. |
- |
Упаковка | ||
4.1. |
- |
Ящик 5.4 |
1 |
АВГУР 5.4 |
5. |
- |
Эксплуатационная документация |
- |
- |
5.1. |
180.00.00.00.00 РЭ |
Руководство по эксплуатации |
1 | |
5.2. |
180.00.00.00.00 ФО |
Формуляр |
1 |
- |
5.3. |
- |
Паспорта контрольных и настроечных образцов |
- |
- |
5.4. |
180.00.00.00.00МП |
Методика поверки |
1 | |
6. |
Программное обеспечение |
- |
- | |
6.1. |
- |
CD (компакт диск) с копией программного обеспечения Системы |
1 |
ПРИМЕЧАНИЕ.
В таблице 4 представлена полная комплектация Системы. Система может поставляться в неполной и дополнительной комплектации, определяемой заявкой Заказчика.
В таблице 4 под персональным компьютером понимается любой ПК, имеющий интерфейс USB2.0.
Таблица 3
Наименование характеристики |
Значение характеристики |
Длительность зондирующего импульса на активной нагрузке 50 Ом и максимальной амплитуде, нс, не более |
100 |
Длительность переднего фронта зондирующего импульса на активной нагрузке 50 Ом и максимальной амплитуде, нс, не более |
15 |
Номинальные значения амплитуды зондирующего импульса и |
200±20 |
их отклонения, В |
100±10 50±5 25±2,5 |
Эффективный выходной импеданс генератора зондирующего импульса, Ом, не более |
5 |
Диапазон регулировки коэффициента усиления с шагом 1 дБ, дБ |
От 0 до 70 |
Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки коэффициента усиления, дБ |
±0,5 |
Диапазон измерений временных интервалов, мкс |
От 0,05 до 50 |
Наименование характеристики |
Значение характеристики |
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений временных интервалов, мкс |
±0,05 |
Максимальное измеряемое значение амплитуды входного сигнала (при минимальном значении коэффициента усиления), В |
10±1 |
Полоса пропускания приемного тракта по уровню -3 дБ, МГц |
От 0,5 до 15 |
Неравномерность полосы пропускания приемного тракта, не более, дБ |
±1 |
Банк демпфирующих сопротивлений приемного тракта, Ом |
От 50 до 500 |
Эквивалентное среднеквадратичное значение напряжения шумов, приведенное ко входу усилителя Системы в полной полосе пропускания, мкВ, не более |
80 |
Минимальный шаг сканирования по осям X и Y, мм, не более |
0,02 |
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений координат ПЭП по осям X и Y на апертуре 190 мм, мм |
±1 |
Время непрерывной работы при проведении контроля без снижения достоверности результатов калибровки, ч, не менее |
8 |
Средний срок службы Системы, лет, не менее |
10 |
Условия эксплуатации: - температура окружающего воздуха, °С |
От 10 до 35 |
- относительная влажность воздуха при температуре 25 °С, % |
От 15 до 80 |
- атмосферное давление, мм рт. ст. |
От 630 до 800 |
Масса: | |
сканирующего устройства двухкоординатного, кг |
36 |
сканирующего устройства однокоординатного, кг |
13 |
блока системного, кг |
5,0 |
Габариты (ДхШхВ): сканирующего устройства двухкоординатного, мм |
560х430х394 |
сканирующего устройства однокоординатного, мм |
570x240x275 |