Методика поверки «Государственная система обеспечения единства измерений АКСЕЛЕРОМЕТРЫ СЕРИИ IV» (А3009.0370.МП-2020)

Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом» Федеральное государственное унитарное предприятие РОССИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики

ЦЕНТР ИСПЫТАНИЙ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

Уникальный номер записи об аккредитации в реестре аккредитованных лиц RA.RU.311769

пр. Мира, д. 37, г. Саров, Нижегородская обл., 607188 Телефон 83130 22224 Факс 83130 22232 E-mail: nio30@olit.vniief.ru

Главный метролог

А. Симчук

«ГТЛаб»

2020 г.

Руководитель ЦИ СИ

Государственная система обеспечения единства измерений

АКСЕЛЕРОМЕТРЫ СЕРИИ IV

Методика поверки

• 1  Операции поверки

• 2  Средства поверки

• 3  Требования к квалификации поверителей

• 4  Требования безопасности

• 5  Условия поверки

• 6  Подготовка к проведению поверки

• 7  Проведение поверки

• 8  Оформление результатов поверки

Приложение А (справочное) Перечень документов, на которые даны ссылки в тексте МП

Приложение Б (справочное) Перечень принятых сокращений

Приложение В (справочное) Расчет неравномерности частотной характеристики по результатам измерений установочного резонанса

Приложение Г (справочное) Пример записи на оборотной стороне свидетельства

Настоящая методика поверки (далее по тексту - МП) распространяется на акселерометры серии 1V.

Акселерометры серии 1V (далее по тексту - датчик) предназначены для измерений вибрационных и ударных ускорений.

Датчики имеют встроенный согласующий усилитель. Датчики условно делятся на: акселерометры общего назначения - 1V1; промышленные акселерометры - 1V2; ударные акселерометры 1V3, высокочувствительные акселерометры - 1V4.

Модификации датчиков различаются амплитудным и частотным диапазонами измерений, коэффициентом преобразования, количеством измерительных осей, способом закрепления на объекте, типом выхода, материалом корпуса. Конструктивные особенности датчиков приведены в таблице 1.

Таблица 1

Данная МП устанавливает методику первичной и периодической поверок датчика. Первичной поверке датчики подвергаются при выпуске из производства. Организация и проведение поверки в соответствии с действующими нормативными документами.

Межповерочный интервал - 3 года.

Перечень документов, на которые даны ссылки в тексте МП, приведен в приложении А. Перечень принятых сокращений приведен в приложении Б.

• 1.1 При проведении поверки, должны быть выполнены операции, указанные в таблице 2.

• 1.2 При получении отрицательного результата какой-либо операции поверки дальнейшая поверка не проводится, и результаты оформляются в соответствии с 8.2.

• 1.3 Протокол поверки ведется в произвольной форме. На основании письменного заявления владельца СИ, оформленного в произвольной форме, допускается сокращать проверяемые частотный и амплитудный диапазоны датчика в соответствии с потребностями владельца СИ и (или) техническими возможностями применяемых средств поверки, с обязательным указанием в свидетельстве о поверке информации об объеме проведенной поверки.

По заявке заказчика поверка проводится на частотах и амплитудах ускорения, оговоренных в заявке на поверку в границах рабочих диапазонов частот и амплитуд датчика.

Таблица 2 - Перечень операций при поверке

• 2.1 При проведении поверки применяют СИ и оборудование, приведенные в таблице 3.

• 2.2 Допускается использовать другие СИ и оборудование, обеспечивающие требуемые диапазоны и точности измерений.

• 2.3 Все применяемые СИ должны быть поверены в соответствии с действующими нормативными документами и иметь действующие свидетельства о поверке.

Таблица 3 - Перечень СИ и оборудования, применяемых при поверке

К проведению поверки допускается персонал, изучивший ЭД на датчик, данную МП и имеющий опыт работы с оборудованием, перечисленным в таблице 3.

• 4.1 При проведении поверки необходимо руководствоваться «Правилами устройства электроустановок» и «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей». Меры безопасности при подготовке и проведении измерений должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.007.0 и «Правилам по охране труда при эксплуатации электроустановок (ПОТЭУ)».

• 4.2 При проведении поверки должны быть выполнены все требования безопасности, указанные в ЭД на датчик, средства поверки и испытательное оборудование.

Все используемое оборудование должно иметь защитное заземление.

При проведении поверки должны быть соблюдены следующие условия:

• - температура окружающего воздуха от 18 до 25 ^ОС;

• - относительная влажность окружающего воздуха не более 80 %;

• - атмосферное давление от 84 до 106 кПа (от 630 до 795 мм рт.ст.);

• - напряжение питающей сети от 207 до 253 В;

• - частота питающей сети от 49,5 до 50,5 Гц.

• 6.1 Перед проведением поверки подготавливают СИ и оборудование к работе в соответствии с ЭД на них.

• 6.2 Проверяют наличие действующих свидетельств о поверке на СИ, а также соответствие условий поверки разделу 5.

• 7.1 Внешний осмотр

При внешнем осмотре необходимо проверить:

• - целостность корпуса датчика;

• - состояние поверхностей (отсутствие вмятин, царапин, задиров);

• - отсутствие повреждений соединительных жгутов и разъёмов.

При наличии вышеуказанных дефектов испытания не проводят до их устранения. Если дефекты устранить невозможно, датчик бракуют.

• 7.2 Опробование

  • 7.2.1 Опробование проводят на поверочной виброустановке 2-го разряда. Пример установки приведен на рисунке 1. Датчик устанавливают сверху эталонного вибропреобразователя установки через технологический переходник (если требуется). Включают и прогревают измерительные приборы в соответствии с ЭД на них.

    

• 1 - вибростенд;

• 2 - усилитель мощности;

• 3 - генератор;

• 4 - технологический переходник;

• 5 - эталонный вибропреобразователь;

6 - согласующий усилитель;

7, 10 - регистратор;

• 8 - испытуемый датчик;

• 9 - согласующее устройство А002 (А002-3);

11 - источник питания постоянного тока

Примечание - Согласующее устройство (9) не требуется, если поверочная установка оборудована усилителем, который может работать в режиме преобразования напряжения при работе с датчиками со встроенным согласующим усилителем стандарта IEPE (integrated electronic piezoelectric) или аналогичным регистратором, например, модули сбора данных серии D00X (модификация D001).

Рисунок 1 - Схема измерений

• 7.2.2 Воспроизводят на частоте (200±20) Гц уровень СКЗ виброускорения не менее 10 м/с².

• 7.2.3 Датчик считают работоспособным, если уровень выходного сигнала превышает уровень помех не менее чем в 10 раз (20 дБ).

• 7.3 Проверку действительного значения коэффициента преобразования

  • 7.3.1 Проверку действительного значения коэффициента преобразования проводят в соответствии с 10.11 ГОСТ Р 8.669.

  • 7.3.2 Датчик считают выдержавшим проверку, если отклонения действительного коэффициента преобразования от номинального находятся в пределах ±10 %.

• 7.4 Проверка частотного диапазона и неравномерности частотной характеристики

  • 7.4.1 Проверка частотного диапазона и неравномерности частотной характеристики проводят в соответствии с 10.13 ГОСТ Р 8.669.

  • 7.4.2 В случае необходимости неравномерность частотной характеристики в высокочастотной области (более 20000 Гц) определяют расчётным путём по формуле

    Yi =

    1 -{fb /.f )²

    \

    -1 -100,

    7

    (1)

где fb - верхняя рабочая частота акселерометра, Гц;

fo - частота установочного резонанса акселерометра, Гц, измеренная по 7.6.

Неравномерность ЧХ в низкочастотной области (от 0,04 до 5,0 Гц) допускается определять расчётным путём по формуле

где f_H - нижняя рабочая частота датчика, Гц; т - постоянная времени, с, определяемая по формуле

Ч = R-C,                                     (3)

где R - входное сопротивление встроенного предусилителя, 1000 МОм;

С - суммарная ёмкость пьезокерамики и встроенного предусилителя, пФ.

Примечания:

• 1 По заявке заказчика поверка проводится на частотах, оговоренных в заявке на поверку в границах рабочего диапазона частот.

• 2 Проверка ЧХ в диапазоне по 7.7.2а) проводится только по заявке заказчика.

• 3 Для датчиков 1V3, используемых только для измерений ударных ускорений, по заявке заказчика поверку следует проводить по МИ 1826, при этом проверку частотного диапазона допускается не проводить.

• 7.4.3 Датчик считают выдержавшим проверку, если неравномерность частотной характеристики относительно значения на базовой частоте 200 Гц находится в пределах:

а) неравномерность частотной характеристики в пределах ±45 %:

- от 0,2 до 12000 Гц для 1V101HB-XX, 1V101TB-XX;

- от 0,2 до 24000 Гц для 1V102HB-XX, 1V102TB-XX, 1V102HA-XX;

- от 0,2 до 22500 Гц для 1V151HA-XX, 1V151HC-XX, 1V152HE-XX;

- от 0,2 до 6300 Гц для 1V154HC-XX;

- от 0,2 до 15000 Гц для 1V201HH-XX, 1V201HA-XX, 1V201HM-XX;

- от 0,3 до 12000 Гц для 1V202TH-XX;

- от 0,4 до 12000 Гц для 1V206HM-10;

- от 0,4 до 30000 Гц для 1V301HA-3;

- от 0,4 до 38000 Гц для 1V301HA-1, 1V302HA-1;

- от 0,4 до 35000 Гц для 1V302HA-2;

- от 0,04 до 4500 Гц для 1V401HS-500;

- от 0,04 до 3000 Гц для 1V401HS-1000;

б) неравномерность частотной характеристики в пределах ±12,5 %:

- от 0,5 до 8000 Гц для 1V101HB-XX, 1V101TB-XX;

- от 0,5 до 16000 Гц для 1V102HB-XX, 1V102TB-XX, 1V102HA-XX;

- от 0,5 до 15000 Гц для 1V151HA-XX, 1V151HC-XX, 1V152HE-XX;

- от 0,5 до 4000 Гц для 1V154HC-XX;

- от 0,5 до 10000 Гц для 1V201HH-XX, 1V201HA-XX, 1V201HM-XX, 1V202TH-XX;

- от 1 до 8000 Гц для 1V206HM-10;

- от 1 до 18000 Гц для 1V301HA-3;

- от 1 до 25000 Гц для 1V301HA-1, 1V302HA-1;

- от 1 до 23000 Гц для 1V302HA-2;

- от 0,1 до 3000 Гц для 1V401HS-500;

- от 0,1 до 1200 Гц для 1V401HS-1000;

в) неравномерность частотной характеристики в пределах ±5 %:

- от 1 до 4800 Гц для 1V101HB-XX, 1V101TB-XX;

- от 1 до 10000 Гц для 1V102HB-XX, 1V102TB-XX, 1V102HA-XX;

- от 1 до 9000 Гц для 1V151HA-XX, 1V151HC-XX, 1V152HE-XX;

- от 1 до 2500 Гц для 1V154HC-XX;

- от 1 до 6000 Гц для 1V201HH-XX, 1V201HA-XX, 1V201HM-XX;

- от 1 до 7000 Гц для 1V202TH-XX;

- от 2 до 5000 Гц для 1V206HM-10;

- от 2 до 12000 Гц для 1V301HA-3;

- от 2 до 15000 Гц для 1V301HA-1, 1V302HA-1;

- от 2 до 14000 Гц для 1V302HA-2;

- от 0,2 до 1800 Гц для 1V401HS-500;

- от 0,2 до 1200 Гц для 1V401HS-1000.

• 7.5 Проверка амплитудного диапазона и нелинейности амплитудной характеристики

  • 7.5.1 Проверка амплитудного диапазона и нелинейности амплитудной характеристики проводят в соответствии с 10.14 ГОСТ Р 8.669. При ускорениях свыше 400 м/с² рекомендуется использовать ударную установку, например, установку К9525С.

  • 7.5.2 Датчик считают выдержавшим проверку, если нелинейность амплитудной характеристики находится в пределах ±4 %.

• 7.6 Проверка частоты установочного резонанса

  • 7.6.1 Проверку частоты установочного резонанса в осевом направлении проводят в соответствии с 10.15 ГОСТ Р 8.669.

Примечание - При проведении периодической поверки, допускается вместо определения неравномерности частотной характеристики датчика по 7.4 определять частоту установочного резонанса по 7.6. Неравномерность частотной характеристики в этом случае определяют по формуле (1).

• 7.6.2 Датчик считают выдержавшим проверку, если частота установочного резонанса в осевом направлении составляет не менее:

• - 20 кГц для 1V101HB-XX, 1V101TB-XX, 1V154HC-XX;

• - 50 кГц для 1V102HB-XX, 1V102TB-XX, 1V102HA-XX;

• - 45 кГц для 1V151HA-XX, 1V151HC-XX, 1V152HE-XX;

• - 30 кГц для 1V201HH-XX, 1V201HA-XX, 1V201HM-XX, 1V202TH-XX;

• - 25 кГц для 1V206HM-10;

• - 60 кГц для 1V301HA-3;

• - 75 кГц для 1V301HA-1, 1V302HA-1;

• - 70 кГц для 1V302HA-2;

• - 9 кГц для 1V401HS-500;

• - 6 кГц для 1V401HS-1000.

• 7.7 Проверка относительного коэффициента поперечного преобразования

  • 7.7.1 Проверка проводится только при первичной поверке. Проверку относительного коэффициента поперечного преобразования проводят в соответствии с 10.12 ГОСТ Р 8.669.

  • 7.7.2 Датчик считают выдержавшим проверку, если относительный коэффициент поперечного преобразования составляет не более 5 %.

• 7.8 Проверка основной относительной погрешности датчика при измерении виброускорения

  • 7.8.1 Проверку основной относительной погрешности датчика 5, %, при измерении виброускорения проводят по формуле

    ⁵ - ±1,1 ^⁵О ⁺⁵П ^{+ 5}КГ ⁺⁵И ⁺ УчХ ^{+ 5}АХ

    •>

    (4)

где 1,1 - коэффициент, определяемый доверительной вероятностью 0,95;

5О - погрешность эталонного средства измерений (из описания на поверочную виброустановку), %;

5П - погрешность, вызванная наличием поперечного движения вибростола поверочной виброустановки, %, определяемая по формуле

где К_ПВС - коэффициент поперечного движения вибростола поверочной виброустановки, %;

К_ВИП - относительный коэффициент поперечного преобразования поверяемого датчика по 7.7, %;

5_КГ - погрешность, вызванная наличием высших гармонических составляющих в законе движения вибростола поверочной виброустановки, %, определяемая по формуле где Кг.к. - значение коэффициента гармоник в законе движения вибростола поверочной виброустановки (из описания на поверочную виброустановку), %;

8_И - погрешность измерений выходного напряжения датчика (определяется классом точности применяемого регистратора и согласующего усилителя), %;

Y4X - неравномерность частотной характеристики по 7.4, %;

()'i_X - нелинейность амплитудной характеристики по 7.6, %.

Примечания:

• 1 При проведении периодической поверки значения относительного коэффициента поперечного преобразования КВИП, %, и нелинейности амплитудной характеристики С_АХ, %, определяются по паспортным данным.

• 2 При оформлении результатов поверки относительную погрешность датчика допускается указывать в нескольких частотных и амплитудных диапазонах. Пример приведен в приложении В.

• 7.8.2 Датчик считают выдержавшим испытания, если основная относительная погрешность при измерении виброускорения в рабочих диапазонах амплитуд и частот (для диапазона неравномерности ЧХ ±12,5 %) находится в пределах ±15 %.

• 8.1 При положительных результатах поверки оформляют свидетельство о поверке датчика по форме, установленной в действующих нормативных документах. Знак поверки наносится на свидетельство о поверке.

• 8.2 Датчик, не прошедший поверку, к применению не допускают. На него выдают извещение о непригодности по форме, установленной в действующих нормативных документах.

Приложение А (справочное) Перечень документов, на которые даны ссылки в тексте МП

Приложение Б (справочное) Перечень принятых сокращений

ГПС - государственная поверочная схема

МП - методика поверки;

СИ - средство(а) измерений;

СКЗ - среднее квадратическое значение;

ЧХ - частотная характеристика;

ЭД - эксплуатационная документация.

Приложение В

(справочное)

Пример записи на оборотной стороне свидетельства

В.1 Пример протокола периодической поверки акселерометра 1V101HB-100 зав. № 013 приведен на рисунке В.1. Периодическая поверка выполнена метрологической службой РФЯЦ-ВНИИЭФ с использованием вторичного эталона единиц длины, скорости и ускорения при прямолинейном колебательном движении твердого тела в диапазоне значений частот от 0,1 до 20000 Гц и ускорений от 0,001 до 400 м/с² ВЭТ 58-7-2016.

Федеральное государственное унитарное предприятие «Российский Федеральный ядерный центр -Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики» (ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ») Метрологическая служба

Протокол поверки №

Данные ИП                  Результат поверки

Модель:      1V101 НВ-100         Коэф.преобр. на 200 Hz

Серийный № 013               Фазана200Нг

Изготовитель  GTLab               Уровень ускорения:

mV/m/s^A2

Кол-во осей

Метрол. характеристики ИП

Диапазон амп Разрешение Рез. частота:

Темп диапазон:

Рисунок В.1 - Протокол периодической поверки 1V101HB-100 зав. № 013

стоте 200 Гц, Кд, пКл/(м^с^-2)

• 2 Неравномерность частотной характеристики:

• - в диапазоне частот от 0,2 до 12000 Гц, Y4X, %, в пределах

• - в диапазоне частот от 0,5 до 6300 Гц, Y4X, %, в пределах

• - в диапазоне частот от 1 до 4800 Гц, Y4X, %, в пределах

• 3 Границы основной относительной погрешности акселерометра при доверительной вероятности 0,95:

• - в диапазоне частот от 0,2 до 12000 Гц, 5, %,............................±47,5;

• - в диапазоне частот от 0,5 до 6300 Гц, 5, %,

• - в диапазоне частот от 1 до 4800 Гц, 5, %,

При расчете основной относительной погрешности в соответствии с формулой (4) принимались следующие значения: 5_О < 0,5%; К_ПВС < 10%; К_ВИП < 5%; Кг._к. < 10%; 5ах < 4%; 5и<0,2%.

В.3 Если акселерометр используется только в диапазоне частот от 1 до 4800 Гц и диапазоне амплитуд до 300 м/с², то по заявлению пользователя на оборотной стороне свидетельства может быть сделана следующая запись:

• 1 Действительное значение коэффициента преобразования на базовой частоте 200 Гц, К_д, пКл/(м^с^-2)...............................................................10,80.

• 2 Неравномерность частотной характеристики в диапазоне частот от 1 до

4800 Гц, Y4X, %, в пределах.................................................................±3,3.

• 3 Нелинейность амплитудной характеристики 5, %, в пределах...........±0,01.

• 4 Границы основной относительной погрешности акселерометра при дове

рительной вероятности 0,95 в диапазоне частот от 1 до 4800 Гц и амплитуд до 300 м/с², 5, %, в пределах..........................................................................±3,7.

13