Методика поверки «Датчики давления ЭнИ-12 (ЭМИС-БАРРО 10)» (МП 202-025-2017)

УТВЕРЖДАЮ

Заместитель директора ц. 114/оизводственной метрологии ФГУП «вниимс»

2017 г.

"" ■

Датчики давления ЭнИ-12 (ЭМИС-БАРРО 10)

Методика поверки

МП 202-025-2017

Настоящая методика распространяется на датчики давления ЭнИ-12 (ЭМИС-БАРРО 10), изготавливаемые по технической документации фирмы ООО «ИТеК ББМВ», г. Челябинск.

Датчики давления ЭнИ-12 (ЭМИС-БАРРО 10) (далее датчики) предназначены для измерения и непрерывного преобразования абсолютного давления, избыточного давления, в том числе разрежения, избыточного давления-разрежения, гидростатического давления, а также разности давлений жидких или газообразных сред в унифицированный электрический выходной сигнал постоянного тока или напряжения постоянного тока, а также в показания дисплея (при его наличии).

Рекомендация устанавливает методику первичной (до ввода в эксплуатацию, а также после ремонта) и периодической (в процессе эксплуатации) поверок датчиков.

Рекомендованный интервал между поверками:

• - 3 года для датчиков с пределами основной приведенной погрешности ±0,075;

• - 4 года для датчиков с пределами основной приведенной погрешности ±0,1, ±0,15;

• - 5 лет для датчиков с пределами основной приведенной погрешности ±0,2, ±0,25, ±0,5, ±1.

1 Операции поверки

• 1.1 При проведении поверки выполняют следующие операции:

• - внешний осмотр -5.1;

• - опробование - 5.2;

• - проверка идентификационных данных программного обеспечения - 5.3;

• - определение основной приведенной погрешности датчика - 5.4.

2 Средства поверки

2.1 При проведении поверки применяют средства поверки, указанные в таблице 1. Таблица 1

• 2.2 Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.

3 Требования безопасности

• 3.1 При проведении поверки соблюдают общие требования безопасности при работе с датчиками давления (см., например, ГОСТ 22520-85), а также требования по безопасности эксплуатации применяемых средств поверки, указанные в технической документации на эти средства.

4 Условия поверки и подготовка к ней

• 4.1 При проведении поверки соблюдают следующие условия:

• -   температура окружающего воздуха от +21 до +25 °C;

• -   относительная влажность окружающего воздуха не более 80 %;

• -   давление в помещении, где проводят поверку (далее - атмосферное давление), в пределах от 84 до 106,7 кПа или от 630 до 800 мм рт. ст;

• -    напряжение питания постоянного тока в соответствии с технической документацией на датчик. Номинальное значение напряжения питания и требования к источнику питания - в соответствие с технической документацией на датчик. Отклонение напряжения питания от номинального значения не более ±1%, если иное не указано в технической документации на датчик;

• -    сопротивление нагрузки при поверке - в соответствии с технической документацией на датчик;

• -   рабочая среда - воздух или нейтральный газ. Допускается использовать жидкость при условии тщательного заполнения жидкостью всей системы поверки;

• -    колебания давления окружающего воздуха, вибрация, тряска, удары, наклоны, магнитные поля и другие возможные воздействия на датчик при его поверке не должны приводить к выходу за допускаемые значения метрологических характеристик;

• 4.2 Перед проведением поверки датчиков выполняют следующие подготовительные работы:

• -    выдерживают датчик не менее 3 ч при температуре, указанной в п. 4.1, если иное не указано в технической документации на датчик;

• - выдерживают датчик не менее 0,5 ч при включённом питании, если иное не указано в технической документации;

• - устанавливают датчик в рабочее положение с соблюдением указаний технической документации;

• - проверяют на герметичность в соответствии с п.п. 4.2.1 - 4.2.4 систему, состоящую из соединительных линий для передачи давления, эталонов и вспомогательных средств для задания и передачи измеряемой величины;

• - допускается перед поверкой датчиков с возможностью выбора функции преобразования входной измеряемой величины настроить на линейно возрастающую зависимость выходного сигнала (4), если иное не предусмотрено технической документацией на датчик.

• 4.2.1 Проверку герметичности системы, предназначенной для поверки датчиков давления, разности давлений, разрежения с верхними пределами измерений менее 100 кПа и датчиков абсолютного давления с верхними пределами измерений более 250 кПа, проводят при значениях давления (разрежения), равных верхнему пределу измерений поверяемого датчика.

Проверку герметичности системы, предназначенной для поверки датчиков давления-разрежения, проводят при давлении равном верхнему пределу измерений избыточного давления.

Проверку герметичности системы, предназначенной для поверки датчиков разрежения с верхним пределом измерений 100 кПа, проводят при разрежении, равном 0,9 - 0,95 значения атмосферного давления.

Проверку герметичности системы, предназначенной для поверки датчиков абсолютного давления с верхними пределами измерений 250 кПа и менее, проводят в соответствии с п.4.2.3.

• 4.2.2 При проверке герметичности системы, предназначенной для поверки датчиков, указанных в 4.2.1, на место поверяемого датчика устанавливают заведомо герметичный датчик или любое другое средство измерений с погрешностью измерений не более 2,5 % от значений давления, соответствующих требованиям 4.2.1, и позволяющее зафиксировать изменение давления на величину 0,5 % от заданного значения давления. Далее в системе создают давление, установившееся значение которого соответствует требованиям 4.2.1, после чего отключают источник давления. Если в качестве эталона применяют грузопоршневой манометр, то его колонку и пресс также отключают.

Систему считают герметичной, если после 3-х мин выдержки под давлением, равным или близким верхнему пределу измерений датчиков, не наблюдают падения давления (разрежения) в течение последующих 2 мин. При необходимости время выдержки под давлением может быть увеличено.

При поверке основной приведенной погрешности датчика систему считают герметичной, если за 30 с спад давления не превышает 0,3 % от верхнего предела измерений поверяемого датчика.

Допускается изменение давления (разрежения) в системе, обусловленное изменением температуры окружающего воздуха и рабочей среды в пределах ±(0,5... 1) °C.

• 4.2.3  Проверку герметичности системы, предназначенной для поверки датчиков абсолютного давления с верхними пределами измерений 250 кПа и менее, проводят следующим образом, если иное не указано в технической документации.

Устанавливают в системе заведомо герметичный датчик или любое другое средство измерений абсолютного давления, отвечающее требованиям к СИ в соответствии с п. 4.2.2. Создают в системе абсолютное давление не более 0,07 кПа и поддерживают его в течение 2-3 мин, после чего отключают устройство, создающее абсолютное давление, и эталон при необходимости (например, отключают колонки грузопоршневого манометра).

После 3-х мин выдержки изменение давления не должно превышать 0,5 % верхнего предела измерений поверяемого датчика.

Допускается поправка при изменении температуры окружающего воздуха и рабочей среды.

• 4.2.4  Проверку герметичности системы рекомендуется проводить при давлении (разрежении), соответствующем наибольшему давлению (разрежению) из ряда верхних пределов измерений поверяемых датчиков.

• 4.2.5 Настройку на линейно возрастающую зависимость выходного сигнала проводить в соответствии с технической документацией на датчик. После выполнения поверки датчик может быть настроен в соответствии с требуемой функцией преобразования входной измеряемой величины.

5 Проведение поверки

• 5.1 Внешний осмотр

При внешнем осмотре датчика устанавливают:

• -    соответствие его внешнего вида технической документации и отсутствие видимых дефектов;

• -    наличие на корпусе датчика таблички с маркировкой, соответствующей паспорту или документу, его заменяющему;

• -    наличие паспорта или документа, его заменяющего.

• 5.2 Опробование

  • 5.2.1  При опробовании проверяют герметичность и работоспособность датчика, функционирование коррекции «нуля».

  • 5.2.2 Работоспособность датчика проверяют изменяя измеряемую величину от нижнего до верхнего предельных значений. При этом должно наблюдаться изменение выходного сигнала и индикации на дисплее (при его наличии) поверяемого датчика.

Работоспособность датчиков давления-разрежения проверяют только при избыточном давлении; работоспособность датчиков разрежения с верхним пределом измерений 100 кПа проверяют при изменении разрежения до значения 0,9 атмосферного давления.

• 5.2.3 Функционирование коррекции «нуля» проверяют, задавая одно (любое) значение измеряемой величины, не равной нижнему пределу измерения, в пределах, оговоренных руководством по эксплуатации. В соответствии с указаниями руководства по эксплуатации производят корректировку нулевого значения выходного сигнала. Затем измеряемую величину сбрасывают до нижнего предела измерений и производят корректировку нулевого значения выходного сигнала.

• 5.2.4 Проверку герметичности датчика рекомендуется совмещать с операцией определения его основной приведенной погрешности.

Методика проверки герметичности датчика аналогична методике проверки герметичности системы (4.2.1 - 4.2.4), но имеет следующие особенности:

• -  изменение давления (разрежения) определяют по изменению выходного сигнала и по изменению показаний дисплея (при его наличии) поверяемого датчика, включенного в систему (4.2.2);

• -  в случае обнаружения негерметичности системы с установленным поверяемым датчиком следует раздельно проверить герметичность системы и датчика.

• 5.3 Проверка идентификационных данных программного обеспечения

  • 5.3.1 В качестве идентификатора программного обеспечения (далее - ПО) принимается идентификационный номер версии ПО. Методика проверки идентификационного номера ПО датчика заключается в установлении номера версии ПО. Способ установления номера ПО представлен в руководстве по эксплуатации. Также номер версии указывается в паспорте и/или на этикетке датчика.

Доступ к цифровому идентификатору (контрольной сумме) невозможен (проводится самодиагностика). Метрологически значимая часть ПО и заводские параметры защищены специальными программными средствами и не доступны для изменения благодаря цельной конструкции корпуса датчика без возможности вскрытия.

• 5.3.2 Датчики считаются прошедшими поверку с положительным результатом, если номер версии ПО, установленный в результате проверки по паспорту или с помощью идентификации, не ниже указанного в описании типа средства измерений. Если данное требование не выполняется, то датчик считается непригодным к применению, к эксплуатации не допускается, выписывается извещение о непригодности, дальнейшие пункты методики не выполняются.

• 5.4   Определение основной приведенной погрешности

  • 5.4.1  Основную приведенную погрешность датчика определяют по одному из способов:

• 1) По эталону на входе датчика устанавливают номинальные значения входной измеряемой величины (например, давления), а по другому эталону измеряют соответствующие значения выходного аналогового сигнала (тока или напряжения). При поверке датчика по его цифровому сигналу к выходу подключают приемное устройство, поддерживающее соответствующий цифровой коммуникационный протокол для считывания информации при установленных номинальных значениях входной измеряемой величины.

• 2) В обоснованных случаях по эталону устанавливают номинальные значения выходного аналогового сигнала (тока или напряжения) или устанавливают номинальные значения цифрового сигнала датчика, а по другому эталону измеряют соответствующие значения входной величины (например, давления).

Эталоны входной величины (давления) включают в схему поверки в соответствии с их руководством по эксплуатации.

• 5.4.2 Устанавливают следующие критерии достоверности поверки:

Рвам - наибольшая вероятность, при которой любой дефектный экземпляр датчика может быть ошибочно признан годным;

(8_м)_ва ^- отношение возможного наибольшего модуля погрешности экземпляра датчика, который может быть ошибочно признан годным, к пределу допускаемой основной абсолютной погрешности.

5.4.3. Устанавливают следующие параметры поверки:

m - число поверяемых точек в диапазоне измерений, т>5; в обоснованных случаях и при отсутствии эталонов с необходимой дискретностью воспроизведения измеряемой величины, допускается уменьшать число поверяемых точек до 4 или 3;

п - число наблюдений при экспериментальном определении значений погрешности в каждой из поверяемых точек при изменениях входной измеряемой величины от меньших значений к большим (прямой ход) и от больших значений к меньшим (обратный ход), n = 1. В обоснованных случаях и в соответствии с технической документацией на датчик допускается увеличивать число наблюдений в поверяемых точках до 3 или 5, принимая при этом среднеарифметическое значение результатов наблюдений за достоверное значение в данной точке; у_к - абсолютное значение отношения контрольного допуска к пределу допускаемой основной приведённой погрешности;

а_р - отношение предела допускаемой абсолютной погрешности эталонов, применяемых при поверке, к пределу допускаемой абсолютной основной погрешности поверяемого датчика.

Значения у_к и а_р выбирают по таблице 2 (5.4.4) в соответствии с принятыми критериями достоверности поверки.

• 5.4.4 Выбор эталонов для определения основной приведённой погрешности поверяемых датчиков осуществляют, исходя из технических возможностей и технико-экономических предпосылок с учетом критериев достоверности поверки (п.5.4.2) и в соответствии с таблицей 2.

  5.4.5. При выборе эталонов для определения основной приведенной погрешности поверяемого датчика (в каждой поверяемой точке) соблюдают следующие условия:

  1) При поверке датчиков с выходным аналоговым сигналом постоянного тока, значения которого контролируют непосредственно в мА:

  (\_Р

  —- +

  А,

  Р   I -I

  у¹т ¹т ¹ о J

  •100 < а_р •/,

  (1)

Таблица 2 - Параметры и критерии достоверности поверки

Где: Д_р - предел допускаемой абсолютной погрешности эталона, контролирующего входную величину (давление), кПа, МПа;

Р_т - верхний предел измерений (или диапазон измерений) поверяемого датчика, кПа, МПа;

А, - предел допускаемой абсолютной погрешности эталона, контролирующего электрический выходной сигнал датчика, мА;

I_o, Im ^_ соответственно нижнее и верхнее предельные значения выходного сигнала датчика, мА;

а_р - то же, что в 5.4.3;

у - предел допускаемой основной приведённой погрешности поверяемого датчика, % диапазона измерений.

Основная приведенная погрешность датчика, выраженная в процентах от диапазона измерений, численно равна приведенной погрешности, выраженной в процентах от диапазона изменения выходного сигнала датчика с линейной функцией преобразования измеряемой величины.

Для датчиков с выходным аналоговым сигналом постоянного напряжения U расчетные значения выходного сигнала определяют по формулам, структура которых идентична структурам формул для датчиков с выходным аналоговым сигналом постоянного тока I раздела 5.4 с заменой обозначений постоянного тока на соответствующие обозначения постоянного напряжения U_p, U_o, тт

• 2) При поверке датчиков с выходным аналоговым сигналом постоянного тока, значения которого контролируют по падению напряжения на эталонном сопротивлении в мВ или В

  
  и_т-и₀ ⁺
  

  ) 100

  (2)

где Л_р, Р_т - то же, что в формуле (1);

Д_и - предел допускаемой абсолютной погрешности эталона, контролирующего выходной сигнал датчика по падению напряжения на эталонном сопротивлении, мВ или В;

Ди - предел допускаемой абсолютной погрешности эталонного сопротивления, Ом;

R_3T - значение эталонного сопротивления, Ом;

U_m, U_o - соответственно верхнее и нижнее предельные значения напряжений (мВ или В) на эталонном сопротивлении, определяемые по следующим формулам:

Um^—Im ' К-эт          И U_o — 1₀ • R_3T

• 3) При поверке датчика с выходным цифровым сигналом где все обозначения те же, что и в формулах (1) и (2).

  
  

  (3)

5.4.6. Расчётные значения выходного сигнала поверяемого датчика для заданного номинального значения входной измеряемой величины определяют по формулам (4 - 8).

• 1) Для датчиков с линейно возрастающей зависимостью выходного сигнала постоянного тока (I) от входной измеряемой величины (Р)

^/f^=/”⁺FTF^(p_p4                       ⁽⁴⁾

¹ т ¹ п

где 1_р - расчетное значение выходного сигнала постоянного тока (мА);

Р - номинальное значение входной измеряемой величины; для датчиков давления-разрежения значение Р в области разрежения подставляется в формулу (4) со знаком минус;

Р_п - нижний предел измерений для всех датчиков, кроме датчиков давления-разрежения, для которых значение Р_п численно равно верхнему пределу измерений в области разрежения Р_т(-) и в формулу (4) подставляется со знаком минус;

Io, Im, Pm - то же, что и в формуле (1).

Для стандартных условий нижний предел измерений всех поверяемых датчиков равен нулю.

• 2) Для датчиков с линейно убывающей зависимостью выходного сигнала постоянного тока от входной измеряемой величины

^/₽ ^{= /}"“7Т7^(р_р-^{)                       (5)}

• 3) Для датчиков с выходным сигналом постоянного тока, значения которого контролируют по падению напряжения на эталонном сопротивлении R_3T

U_P = R_3II_P,                                    (6)

где и_р- расчётное значение падения напряжения на эталонном сопротивлении, В;

1_Р - расчётное значение выходного сигнала постоянного тока (А), определяемое по формулам (4 - 5).

• 4) Для датчиков с выходным информационным сигналом в цифровом формате:

- с линейно возрастающей функцией преобразования

(7)

где N_p - расчетное значение выходного сигнала в цифровом формате;

N_m, N_o - соответственно верхнее и нижнее предельные значения выходного информационного сигнала датчик в цифровом формате;

Р, Pm, Рп ^_ то же, что и в формуле (4);

- с линейно убывающей функцией преобразования

N -N _z х

\ = (/>-/=,) (8)

,т ^£п

где N_p, N_m, N_o - то же, что в формуле (7)

Р, Pm, Рп ^_ то же, что и в формуле (4)

Перед определением основной приведенной погрешности соблюдают требования п.4.2.

5.4.8 Основную погрешность определяют при m значениях измеряемой величины (5.4.4.), достаточно равномерно распределенных в диапазоне измерений, в том числе при значениях измеряемой величины, соответствующих нижнему и верхнему предельным значениям выходного сигнала.

Интервал между значениями измеряемой величины не должен превышать: 30 % диапазона измерений при m = 5 (основной вариант поверки); 40 % диапазона измерений при m = 4 и 60 % диапазона измерений при m = 3.

Основную погрешность определяют при значении измеряемой величины, полученном при приближении к нему как со стороны меньших значений (при прямом ходе), так и со стороны больших значений (при обратном ходе).

При поверке датчиков с верхним пределом измерений в области разрежения, равном 100 кПа допускается устанавливать максимальное значение разрежения в пределах (0,90...0,95) % от атмосферного давления Рб, если Рб < 100 кПа. Расчетное значение выходного сигнала при установленном значении разрежения определяют по формуле (4) или (7).

При поверке датчиков абсолютного давления с верхними пределами измерений 0,25 МПа и выше основную погрешность определяют по методике, изложенной в 5.4.9 с соблюдением условий, изложенных в 5.4.8, 5.4.9. По методике 5.4.9 допускается определять основную погрешность датчиков абсолютного давления с верхними пределами измерений от 0,04 до 0,25 МПа.

5.4.9. Определение основной приведенной погрешности датчиков абсолютного давления с верхними пределами измерений 0,25 МПа (допускается 0,04 МПа) и выше проводят с использованием эталонов разрежения и избыточного давления (например, Метран-504 Воздух-1, МП -60М, МП-600, МП-2500 и др.).

В этом случае поверку датчика выполняют при подаче избыточного давления и разрежения, расчетные значения которых определяют с учетом действительного значения атмосферного давления в помещении, где проводят поверку.

Расчетные значения выходного сигнала датчика с линейно возрастающей функцией преобразования определяют по формулам:

• -  для датчиков с токовым выходным сигналом

I =1 +(l -I \^Рб+Р^-                           (9)

р о \т о}-р                                V/

• -  для датчиков с выходным сигналом в цифровом формате

(10)

Ли(_а)

где 1_р, I_o, I_m, N_p, N_o, N_m - то же что в формулах (4) и (7);

Рб - атмосферное давление в помещении, где проводят поверку, МПа;

Рт(а) ^_ верхний предел измерений датчика абсолютного давления, МПа;

Р(+) - избыточное давление, подаваемое в датчик, МПа;

Р(_) - разрежение, создаваемое в датчике; значение разрежения в МПа подставляют в формулы (9) и (10) со знаком минус.

Расчетные значения избыточного давления и разрежения вычисляют по формулам

Р₍₊₎ = Р_а-Р_б,

Р₍_) = Р_б-Р_а,

где Р_а- номинальное значение абсолютного давления, МПа.

Вблизи нуля абсолютного давления датчик поверяют, создавая на его входе разрежение Р_т(_) = (0,90...0,95)Р_б,

при котором расчетное значение выходного сигнала определяют по формуле

• (14)

Ч)

Значения выходного сигнала в цифровом формате (N) определяют по формуле такой же структуры, заменяя обозначения тока I на обозначение N.

Расчётные значения выходного сигнала при атмосферном давлении на входе датчика определяют по формуле

• (15)

Лп(а)

Максимальное значение избыточного давления Р_т(+), при котором расчетное значение выходного сигнала I_p = I_m, определяют по формуле

Pm(+) = Рт(а) - Рб                                    (16)

При поверке датчиков с верхними пределами измерений атмосферного давления Рб определяют с погрешностью не более, чем

р

^Г гп(а)

100 ’

где Дб - абсолютная погрешность, МПа;

а_р, у - то же, что в 5.4.3, 5.4.5;

Рт(а) - верхний предел измерений поверяемого датчика.

При поверке датчиков с верхними пределами измерений Р_т(_а)> 2,5 МПа в формулы (9 - 16) допускается подставлять значение Рб = 0,1 МПа, если атмосферное давление находится в пределах (0,093...0,102) МПа.

В зависимости от верхних пределов измерений поверяемых датчиков их основную погрешность определяют при m значениях измеряемой величины в соответствии с таблицей 3.

Таблица 3

5.4.10 Основную погрешность у а в % нормирующего значения (5.4.4) вычисляют по приведённым ниже формулам:

- При поверке датчиков по способу 1 (5.4.1):

где I - значение выходного сигнала постоянного тока, полученное экспериментально при номинальном значении измеряемой величины, мА;

U - значение падения напряжения на эталонном сопротивлении, полученное экспериментально при измерении выходного сигнала и номинальном значении входной измеряемой величины (давления), мВ или В;

N - значение выходного сигнала датчика в цифровом формате, полученное экспериментально при номинальном значении измеряемой величины;

Остальные обозначения те же, что в формулах (1,2, 6).

- При поверке датчиков по способу 2 (5.4.1):

Р-Р

' °        р

где Р - значение входной измеряемой величины (давления), полученное экспериментально при номинальном значении выходного сигнала, кПа, МПа;

Рном - номинальное значение измеряемой величины при номинальном значении выходного сигнала, кПа, МПа;

Р_т - верхний предел измерений, кПа, МПа.

5.5 Результаты поверки датчиков.

• 5.6.1 Датчик признают годным при первичной поверке, если на всех поверяемых точках модуль основной приведенной погрешности | у а | < у_к • |у|.

• 5.6.2 Датчик признают негодным при первичной поверке, если хотя бы в одной поверяемой точке модуль основной приведенной погрешности | у | > Ук ' I У I-

• 5.6.3 Датчик признают годным при периодической поверке, если на всех поверяемых точках выполняется условие, изложенное в п.5.6.1.

• 5.6.4  Датчик признают негодным при периодической поверке, если хотя бы в одной поверяемой точке модуль основной погрешности | у а | > (5_м)_ватах ' IУ I;

Обозначения: (§_м)_ватах ^_ по п.5.4.2; у_к - по п.5.4.3; у - по п.5.4.5.

• 5.6.5 Допускается вместо вычислений по экспериментальным данным значений основной погрешности у а контролировать ее соответствие предельно допускаемым значениям.

6 Оформление результатов поверки

• 6.1 Положительные результаты поверки датчиков удостоверяются знаком поверки, наносимым на корпус датчика, и (или) на свидетельство о поверке и (или) на паспорт в соответствии с Приказом № 1815 Минпромторга России от 02 июля 2015 г.

• 6.2 При отрицательных результатах поверки, в соответствии с Приказом № 1815 Минпромторга России от 02 июля 2015 г., оформляется извещение о непригодности. Датчик к дальнейшей эксплуатации не допускают.

  

  Е. А. Ненашева

  А. И. Гончаров

Начальник отдела 202

Заместитель начальника отдела 202

12