Методика поверки «ГСИ. Акселерометры пьезоэлектрические моделей 8080А050, 8002К, 8076К» (МП 2520-089-2019)

Федеральное государственное унитарное предприятие

«Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева» ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева»

УТВЕРЖДАЮ

Государственная система обеспечения единства измерений

АКСЕЛЕРОМЕТРЫ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МОДЕЛЕЙ 8080А050, 8002К, 8076К

И.о. руководителя лаборатории госэталонов в области измерений вибраций, удара и

переменных давлений

ФГУП «ВЫИИМим. Д.И. Менделеева»

_______Козляковский А. А.

« >Т ^У               2019 г.

г. Санкт-Петербург

2019 г.

Настоящая методика поверки (далее МП) распространяется на акселерометры пьезоэлектрические моделей 8080А050, 8002К, 8076К (далее - акселерометры), фирмы Kistler Holding AG, Швейцария и устанавливает методику их первичной и периодической поверок.

Первичная поверка проводится:

• - при вводе в эксплуатацию;

• - после ремонта.

Интервал между поверками - 1 год.

• 1.1 При проведении поверки выполняются операции, указанные в таблице 1.

Таблица 1 - Операции поверки

• 2.1 Перечень средств поверки представлен в таблице 2

Таблица 2 - Средства поверки

• 2.2  Средства измерений, применяемые при поверке должны быть поверены и иметь действующие свидетельства о поверке.

• 2.3  Допускается применение других средств измерений и вспомогательного оборудования, не приведенных в таблице 2, но обеспечивающих определение (контроль) метрологических характеристик поверяемых средств измерений с требуемой точностью.

Поверка акселерометров осуществляется лицами, прошедшими специальную подготовку, аттестованными в качестве поверителей и изучившими нормативные документы (далее НД) на поверяемые средства измерений и средства поверки.

11ри проведении поверки должны быть соблюдены следующие требования безопасности:

• - средства измерений, а также вспомогательное оборудование должны иметь защитное заземление;

• - сопротивление заземления должно быть не более 4 Ом. Не допускается использовать в качестве заземления корпус (коробку) силовых электрических и осветительных щитов и арматуру центрального отопления;

• - персонал, осуществляющий поверку, должен иметь удостоверение на право работы с установками, имеющими напряжение до 1000 В.

При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия:

температура окружающего воздуха, °C....................................................от +18 до + 25

Подготовка средств измерений к поверке должна производиться в соответствии с требованиями эксплуатационной документации на них.

При проведении поверки необходимо соблюдать требования раздела «Указания мер безопасности» руководства но эксплуатации и других нормативных документов на акселерометры и средства измерений, применяемые при поверке.

Все операции поверки должны проводиться не менее чем двумя лицами, имеющими квалификационную группу по технике безопасности не ниже 3.

Все подключения и отключения к акселерометрам можно производить только при отключенном напряжении питания.

Поверку в целях утверждения типа может проводить специалист, имеющий высшее профессиональное образование

• 7.1  Внешний осмотр

  • 7.1.1 Проверка внешнего вида и маркировки акселерометров проводится путем сравнения с технической документацией, представленной заявителем.

  • 7.1.2 Результат проверки считается положительным, если конструкция и маркировка акселерометров соответствует требованиям технической документации на акселерометры.

• 7.2  Опробование

  • 7.2.1 При проведении опробования проверяют работоспособность акселерометра, поверяемый акселерометр закрепляют на измерительном столе (далее - вибростол) поверочной виброустановки (далее - виброустановка) вторичного эталона, в соответствии с технической документацией на акселерометр. Выход акселерометра подключают соединительным кабелем к входу согласующего усилителя, выход которого соединяют с входом вольтметра, входящий в состав виброустановки вторичного эталона.

  • 7.2.2 Включают и прогревают приборы виброустановки вторичного эталона.

  • 7.2.3 С помощью вольтметра фиксируют уровень помех на выходе согласующего усилителя.

  • 7.2.4 Полают напряжение от генератора через усилитель мощности на вибровозбуцитель, входящий в состав виброустановки вторичного эталона. Частота подаваемого напряжения не должна превышать 0,25 максимального значения рабочего диапазона частот поверяемого акселерометра.

  • 7.2.5 Плавно увеличивают напряжение до тех пор. пока сигнал на выходе акселерометра не превысит уровень помех на 40 дБ.

  • 7.2.6 Результаты поверки считаются удовлетворительными, если выполняются требования п. 7.2.5 настоящей методики поверки.

• 7.3 Определение частоты установочного резонанса

  • 7.3.1 Частоту установочного резонанса акселерометра определяют на системе для измерения установочных резонансов вибропреобразователей (далее - система).

  • 7.3.2 Включают систему в соответствии с руководством по эксплуатации на систему.

  • 7.3.3 Запускают программу «СИУР» двойным щелчком левой кнопки мыши по исполняемому файлу «AR.M_udarka.exe».

  • 7.3.4 Выбирают соответствующую сферу и стальной шарик из наборов в комплекте, руководствуясь требованиям, приведенных в РЭ на систему, и поверяемым акселерометром.

  • 7.3.5 Устанавливают акселерометр на рабочее тело способом, применяемым при эксплуатации. Между акселерометром и сферой наносят тонким слоем чистое машинное масло, чтобы компенсировать шероховатости контактных поверхностей.

  • 7.3.6 Устанавливают акселерометр с рабочим телом в приспособление 959.48.94, так чтобы жесткость кронштейна не оказывала влияния на акселерометр, т.е. через виброгасящую прокладку без соприкосновений с деталями кронштейна.

  • 7.3.7 Соединяют акселерометр с входом согласующего усилителя, используя антивибрационный кабель.

  • 7.3.8 В программе «СИУР» на панели инструментов нажимают кнопку «Опции», появляется диалоговое окно «Настройки СИУР ВИП», представленное на рис. 1. В данном окне вводят тип и серийный номер акселерометра.

    

Насгройкл временной облает                 Настройка частотной облает

Рисунок 1 - Диалоговое окно «Настройки СИУР ВИП»

• 7.3.9 На панели инструментов нажимают кнопку «Старт», которая запускает 30-ти секундный таймер, во время работы которого, плата будет ожидать выполнение условий синхронизации для начала сбора данных (см. рис. 2).

  

Рисунок 2 - Рабочее окно программы «СИУР» с таймером

До истечения времени работы таймера необходимо произвести ударное воздействие на акселерометр. При успешном выполнении сбора данных на экран будет выведен временной и частотный отклик акселерометра.

• 7.3.10 Операции по п. 7.3.9 повторяют не менее 3 раз.

• 7.3.11 Полученные значения резонансных частот не должны различаться одно от другого в каждом случае более чем на 5%.

• 7.3.12 3а значение частоты установочного резонанса принимают среднее арифметическое значение, определенное по результатам, полученным в процессе измерений по п.п. 7.3.9-7.3.10.

• 7.3.13 Результаты поверки считают удовлетворительными, если частота установочного резонанса не меньше значения для конкретной модели акселерометра, указанного в таблице 3.

Таблица 3 - Резонансная частота акселерометра

• 7.4 Определение действительного значения коэффициента преобразования. Определение отклонения действительного значения коэффициента преобразования от номинального

  • 7.4.1 Действительное значение коэффициента преобразования акселерометра определяют на виброустановке вторичного эталона в соответствии с руководством по эксплуатации на виброустановку.

  • 7.4.2 Акселерометр закрепляют на измерительном столе виброустановки вторичного эталона в соответствии с технической документацией на акселерометр. Выход акселерометра подключают соединительным кабелем к входу согласующего усилителя, выход которого соединяют

с входом вольтметра.

• 7.4.3 Воспроизводят на виброустановке вторичного эталона вибрацию с опорной частотой 160 Гц и виброускорением с амплитудой (10- 100) м/с² не менее 3 значений, считывают показания вольтметра.

• 7.4.4 Рассчитывают действительное значение коэффициента преобразования мВ/мс²

  по формуле (1):

  Кд= X                              (1) ад

где U_cy - показание вольтметра, подключенного к входу согласующего усилителя. мВ; ад - виброускорение, задаваемое виброустановкой вторичного эталона, м/с².

Среднее арифметическое значение коэффициента преобразования Адср, мВ/мс²

где п - число измерений, п > 3.

7.4.5 Рассчитывают отклонение действительного значения коэффициента преобразования акселерометра от номинального значения, указанного в технической документации на акселерометр по формуле (3), %:

акд = I^ii.ioo,

^КН где Кн - номинальное значение коэффициента преобразования акселерометра, мВ/м/с²; Кд - измеренное значение коэффициента преобразования акселерометра. мВ/м/с².

• 7.4.6 Результаты поверки считают удовлетворительными, если отклонение действительного значения коэффициента преобразования акселерометра от номинального значения не превышает значения, указанного в таблице 4.

Таблица 4 - Отклонение коэффициента преобразования от номинального значения

• 7.5 Определение неравномерности АЧХ

  • 7.5.1 Неравномерность амплитудно-частотной характеристики акселерометра определяют на виброустановке вторичного эталона в соответствии с руководством по эксплуатации на виброустановку.

  • 7.5.2 Акселерометр закрепляют на измерительном столе виброустановки вторичного эталона в соответствии с технической документацией на акселерометр. Выход акселерометра подключают соединительным кабелем к входу согласующего усилителя, выход которого соединяют с входом вольтметра.

  • 7.5.3 Воспроизвести на виброустановке вторичного эталона виброускорение с амплитудой (10 - 100) м/с² последовательно на частотах рабочего диапазона акселерометра, включая крайние частоты и число фиксированных частот не менее 10, и фиксируют на вольтметре значение напряжения с акселерометра. Для каждого значения частоты рассчитывают значение коэффициента преобразования по формуле (1). Используя полученные значения коэффициентов преобразования, вычисляют их отклонения (см. п. 7.3) по формуле (4). %:

6 = !$дс^д._1ОО,                                      ₍₄₎

^кд

где Кд - измеренное значение коэффициента преобразования акселерометра на опорной частоте 160 Гц. мВ/м/с²:

K/ii - измеренное значение коэффициента преобразования акселерометра в i-той точке диапазона частот. мВ/м/с².

• 7.5.4 Наибольшее из отклонений 6 принимают за неравномерность амплитудно-частотной характеристики:

6 — | S[ |max.

• 7.5.5 Результаты поверки считают удовлетворительными, если неравномерность амплитудно-частотной характеристики не превышает значений, указанных в таблице 5.

Таблица 5 - Неравномерность амплитудно-частотной характеристики акселерометров

• 7.6 Определение нелинейности амплитудной характеристики

  • 7.6.1 Нелинейность амплитудной характеристики акселерометра определяют на виброустановке вторичного эталона в соответствии с руководством по эксплуатации на виброустановку.

  • 7.6.2 Акселерометр закрепляют на измерительном столе виброустановки вторичного эталона в соответствии с технической документацией на акселерометр. Выход акселерометра подключают соединительным кабелем к входу согласующего усилителя, выход которого соединяют с входом вольтметра.

  • 7.6.3 Нелинейность амплитудной характеристики определяют не менее чем при пяти значениях виброускорения, одно из которых должно быть минимальным, другое максимальным.

  • 7.6.4 Последовательно задают виброускорение на выбранной частоте.

  • 7.6.5 Считывают значение напряжения с выходов согласующих усилителей встроенного виброметра виброустановки вторичного эталона и поверяемого акселерометра.

  • 7.6.6 За нелинейность амплитудной характеристики акселерометра принимают максимальное значение, рассчитанное по формуле (5), %:

_Д5 _ к_Дта,-Кл_Дщ . _{00                     (5)}

³      2Кд_т|п

где Кдтах - максимальное значение коэффициента преобразования поверяемого акселерометра, мВ/м/с²:

Кдтш - минимальное значение коэффициента преобразования поверяемого акселерометра. мВ/м/с².

• 7.6.7 Результаты проверки считают удовлетворительными, если максимальное значение нелинейности амплитудной характеристики не превышает значения ±1%.

• 7.7  Определение относительного коэффициента поперечного преобразования

1ЛЛ Относительный коэффициент поперечного преобразования акселерометра определяют на фиксированной частоте от 10 до 200 Гц.

• 7.7.2 Акселерометр устанавливают на вибростол виброустановки вторичного эталона с помощью специального устройства таким образом, чтобы главная ось его чувствительности была перпендикулярна к направлению колебаний. Выход акселерометра подключают соединительным кабелем к входу согласующего усилителя, выход которого соединяют с входом вольтметра, входящий в состав виброустановки втричного эталона. Специальное устройство должно обеспечивать поворот акселерометра вокруг его оси чувствительности на 360° с интервалом не более 30°.

• 7.7.3 Вибростолу задают виброускорение от 20 до 50 м/с² на частоте от 10 до 200 Гц. Значение виброускорения для акселерометра не должно превышать предельно допустимых значений в поперечном направлении. Значение виброускорения выбирают таким образом, чтобы при направлении вибрации вибростола, совпадающем с направлением максимума коэффициента поперечной чувствительности акселеромстра. отношение значения, измеренного на выходе согласующего усилителя напряжения к значению шума, на его выходе было не менее 14 дБ (~ 5 раз).

• 7.7.4 Считывают показания вольтметра для каждого положения акселерометра, соответствующего повороту вокруг оси чувствительности на 0°, 30°, 60°, 90°, 120°, 150°, 180°, 210°, 240°, 270°, 300°, 330°. Повторяют процедуру еще раз и считывают показания вольтметра. Вычисляют среднее арифметическое значение показаний вольтметра Ui ср, мВ. по формуле (6):

У_(ср = 0,5 (U; + U?) ,                                (6)

где [/■ - показания вольтметра для каждого положения акселерометра, мВ.

• 7.7.5 Относительный коэффициент поперечного преобразования для каждого положения акселерометра вычисляют по формуле (7), %:

^коп; = rf • ЮО,                           (7)

^ад^кд

где Кд - действительное значение коэффициента преобразования акселерометра, определенное по формуле (1), мВ/м/с².

• 7.7.6 В качестве относительного коэффициента поперечного преобразования принимают максимальное значение. %. вычисленное по формуле (7)

КоГ1 “  (Koni) max •

• 7.7.7 Результаты поверки считаются удовлетворительными, если максимальное значение коэффициента поперечного преобразования акселерометра не превышает значения, указанного в таблице 6.

Таблица 6 - относительный коэффициент поперечного преобразования акселерометров

7.8 Определение нестабильности коэффициента преобразования

7.8.1 Нестабильность коэффициента преобразования определяют на основании полученного коэффициента преобразования при предыдущей поверке и вычисляют по формуле

где Кд - действительное значение коэффициента преобразования акселерометра при текущей поверке, мВ/м/с²;

К’д - действительное значение коэффициента преобразования акселерометра при предыдущей поверке, мВ/м/с².

7.8.2 Результат поверки считается удовлетворительным, если нестабильность коэффициента преобразования поверяемого акселерометра нс превышает значения, указанного в таблице 7.

Таблица 7 - нестабильность коэффициента преобразования акселерометров

8.1 Результаты поверки считаются положительными, если характеристики акселерометра удовлетворяют всем требованиям данной методики. В этом случае на акселерометр выдается свидетельство о поверке в установленном порядке.

• 8.2. Знак поверки наносится на свидетельство о поверке и/или в руководство по эксплуатации.

• 8.3. При отрицательных результатах акселерометр к применению не допускается и на него выдается извещение о непригодности с указанием причин.

10