Методика поверки «Усилители заряда серии АР5000» (А3009.0249.МП-2018)

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

ЦЕНТР ИС ПЫТАНИЙ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ»

Аттестат аккредитации № RA.RU.311769

607188, Нижегородская оба. г. Саров, пр. Мира. д. 37 Телефон 83130 22224 Факс 83130 22232 E-mail shvniZolil.vniiet~.ru

Руководитель ГЦИ СИ,

главный метролог

ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ»

/ В.Н. Щеглов 2018 г.

Усилители заряда серии АР5000

Методика поверки

А3009.0249.МП-2018

• 1  Операции поверки

• 2  Средства поверки

• 3  Требования к квалификации поверителей

• 4  Требования безопасности

• 5  Условия поверки

• 6  Подготовка к поверке

• 7  Проведение поверки

• 8  Оформление результатов поверки

Приложение А (справочное) Перечень документов, на которые даны

ссылки в тексте методики поверки

Приложение Б (справочное) Перечень принятх сокращений

Настоящая методика поверки распространяется на усилители заряда серии АР5000.

Усилитель заряда серии АР5000 (далее по тексту - усилитель) предназначен для измерения , усиления и преобразования высокоимпедансного сигнала заряда пьезоэлектрических датчиков различной физической величины в низкоимпедансный сигнал напряжения.

Принцип действия усилителя основан на преобразовании сигналов, поступающих от первичных преобразователей (вибропреобразователя, датчика силы, давления и т.д. - далее датчик) в низкоимпедансный сигнал напряжения.

Питание усилителя осуществляется от внешнего источника питания напряжением от 18 до 30 В, ток питания усилителя от 2 до 20 мА (стандарт IEPE (integrated electronic piezoelectric)).

Структура обозначений усилителей (символы «X» могут отсутствовать): значение коэффициента преобразования, мВ/пКл

индекс модификации

Конструктивные особенности усилителей приведены в таблице 1.

Таблица 1

Данная методика поверки устанавливает методику первичной и периодической поверок усилителей. Первичной поверке усилители подвергаются при выпуске из производства и после ремонта. Организация и проведение поверки в соответствии с действующим «Порядок проведения поверки средств измерений...».

Межповерочный интервал - 1 год.

Перечень документов, на которые даны ссылки в тексте методики поверки, приведен в приложении А.

Перечень принятых сокращений приведен в приложении Б.

• 1.1 При проведении первичной и периодической поверок усилителя должны быть выполнены операции, указанные в таблице 1.

• 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. При проведении периодической поверки допускается сокращать проверяемые режимы (амплитудные и частотные диапазоны) измерений в соответствии с потребностями потребителя и (или) техническими возможностями применяемых СИ, при этом в свидетельстве о поверке должна быть сделана запись об ограничении использования режимов (диапазонов) измерений.

Таблица 1- Перечень операций при поверке

• 2.1 При проведении поверки применяют СИ и оборудование, приведенные в таблице 2.

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

• 2.3 Все применяемые СИ должны быть поверены и иметь действующие свидетельства о поверке. Оборудование, необходимое для проведения испытаний, должно быть аттестовано согласно ГОСТ Р 8.568.

• 3.1 К проведению поверки допускается персонал, изучивший ЭД на усилитель, данную методику поверки и имеющий опыт работы с оборудованием, перечисленным в таблице 2.

Таблица 2 - Перечень средств измерений и оборудования, применяемых при поверке

• 4.1 При проведении поверки необходимо руководствоваться «Правилами устройства установок» и «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей». Меры безопасности при подготовке и проведении измерений должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.007.0 и правилам по охране труда ПОТ РМ-016.

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

При проведении поверки должны быть соблюдены следующие условия:

• - температура окружающего воздуха от 18 до 25 °C;

• - относительная влажность окружающего воздуха до 80 %;

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

• - напряжение питающей сети от 198 до 224 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 установить отсутствие механических повреждений разъемов и корпуса усилителя.

• 7.2 Опробование

  • 7.2.1 Собирают схему измерений в соответствии с рисунком 1. В качестве регистратора (5) подсоединяют анализатор спектра А19. В зависимости от модификации усилителя, подают с калибратора (1) на частоте 1 кГц через адаптер (4) на вход усилителя любое рекомендуемое напряжение из таблицы 4.

  • 7.2.2 Усилитель считается выдержавшим испытания, если на экране анализатора наблюдается синусоидальный сигнал без видимых на глаз искажений.

    

а) схема измерений для АР5000-ХХХ-ХХ, АР5002-ХХ

б) схема измерений для АР5001-ХХХ-ХХ

1 - калибратор универсальный Н4-16; 2 - генератор сигналов низкочастотный прецизионный ГЗ-122;   3, 5 - регистратор (мультиметр 34410А, анализатор

спектра А19); 4 - адаптер Е1000 (Ci=lООО пФ ±0,25%);

AS 01 - блок питания (U_nHT=24 В; 1_ПИт⁼4,7 мА)

Примечание - СИ (2) и (3) применяются при отсутствии калибратора (1).

Рисунок 1 - Схема измерений

• 7.3 Проверка максимальной амплитуды входного заряда и максимальной амплитуды выходного сигнала

  • 7.3.1 Собирают схему измерений в соответствии с рисунком 1. В качестве регистратора (5) подсоединяют анализатор спектра А19. Включают и прогревают измерительные приборы в соответствии с ЭД на них.

  • 7.3.2 На частоте 1 кГц с калибратора (1) через адаптер (4) подают на вход усилителя СКЗ напряжения:

• - 36,0 В для АР5000-0Д-ХХ, АР5002-ХХ;

• - 3,60 В для АР5000-001-ХХ, АР5002-ХХ;

• - 0,36 В для АР5000-010-ХХ, АР5002-ХХ;

• - 0,036 В для АР5000-100-ХХ;

• - 2,16 В для АР5001-001-XX;

• - 0,216 В для АР5001-010-ХХ.

• 7.3.3 С помощью анализатора спектра (5) измеряют СКЗ напряжения и коэффициент гармоник выходного сигнала.

• 7.3.4 Усилитель считают выдержавшим испытания, если СКЗ напряжения выходного сигнала не менее:

• - 3,53 В (5 В амплитудное значение) для АР5000-ХХХ-ХХ, АР5002-ХХ;

• - 2,12 В (3 В амплитудное значение) для АР5001-ХХХ-ХХ, а коэффициент гармоник не превышает 5 %.

• 7.4  Проверка номинального значения и основной относительной погрешности коэффициента преобразования

  • 7.4.1 Собирают схему измерений в соответствии с рисунком 1. В качестве регистратора (5) подсоединяют мультиметр 34410А. Включают и прогревают измерительные приборы в соответствии с ЭД на них.

  • 7.4.2 На частоте 1 кГц с калибратора (1) через адаптер (4) подают на вход усилителя первое рекомендуемое СКЗ напряжения из таблицы 3 и с помощью регистратора (5) измеряют СКЗ выходного напряжения.

  • 7.4.3 Рассчитывают основную относительную погрешность коэффициента преобразования 8_npi, %, по формуле

и

$_пр,= —--100, (1)

-К/7?

где и_выхЛ - выходное напряжение усилителя при i-ом измерении, мВ;

U_3ad.i - входное напряжение усилителя при i-ом измерении, мВ;

К_ПР - номинальное значение коэффициента преобразования испытуемого усилителя.

• 7.4.4 Повторяют измерения по 7.4.2, 7.4.3 для всех рекомендуемых значений входного напряжения из таблицы 3.

Таблица 3 - Рекомендуемые значения СКЗ входного напряжения

• 7.4.5 Усилитель считают выдержавшим испытания, если допускаемая основная относительная погрешности преобразования заряда в напряжение на частоте 1 кГц находится в пределах ±2 %.

• 7.5 Проверка рабочего диапазона частот и неравномерности АЧХ

  • 7.5.1 Собирают схему измерений в соответствии с рисунком 1. В качестве регистратора (5) подсоединяют мультиметр 34410А. Включают и прогревают измерительные приборы в соответствии с ЭД на них.

  • 7.5.2 На частоте 1 кГц с калибратора (1) через адаптер (4) подают на вход усилителя рекомендуемое СКЗ напряжения из таблицы 4 и с помощью мультиметра (5) измеряют СКЗ выходного напряжения.

  • 7.5.3 Повторяют измерения по 7.5.2 для всех рекомендуемых частот из таблицы 4. На частотах ниже 3 Гц измерения выходного напряжения проводят с помощью анализатора А19.

Таблица 4 - Рекомендуемые значения частот

• 7.5.4 Рассчитывают неравномерность АЧХ 5;, %, по формуле

  

(2)

где и_выхЛ - выходное напряжение усилителя на i-ой частоте из таблицы 4; Узадл - входное напряжение усилителя на i-ой частоте из таблицы 4; U_Зад. 1кГц - входное напряжение усилителя на частоте 1 кГц; и_вых.1кГц ~ выходное напряжение усилителя на частоте 1 кГц.

• 7.5.5 Усилитель считают выдержавшим испытания, если:

а) рабочий частотный диапазон по уровню минус 3 дБ составляет:

• - от 0,5 до 100000 Гц для АР5000-ХХХ-ХХ, АР5002-ХХ;

• - от 1 до 10000 Гц для АР5001-ХХХ-ХХ,

б) неравномерность частотной характеристики находится в пределах ±1 % в диапазоне частот:

• - от 3 до 50000 Гц для АР5000-0,1-ХХ, АР5000-001-ХХ, АР5000-010-ХХ, АР5002-ХХ;

• - от 5 до 50000 Гц для АР5000-100-ХХ;

• - от 7 до 5000 Гц для АР5001-ХХХ-ХХ.

7.6 Проверка уровня СКЗ собственных шумов

• 7.6.1 Собирают схему измерений в соответствии с рисунком 1. В качестве регистратора (5) подсоединяют анализатор спектра низкочастотный R&S UPV. Вместо калибратора (1) подсоединяют к адаптеру (4) короткозамкнутую заглушку и измеряют СКЗ напряжения выходного сигнала в полосе частот от 2 до 22500 Гц.

• 7.6.2 Рассчитывают уровень СКЗ собственных шумов Q_myM, пКл, по формуле

=                                         О)

пр

где и_вых._Кз - выходное напряжение усилителя, мВ;

К_пр~ коэффициент преобразования усилителя, мВ/пКл.

• 7.6.3 Усилитель считают выдержавшим испытания, если уровень СКЗ собственных шумов, приведенный ко входу для емкости датчика 1 нФ составляет, не более:

• - 50-10'³ пКл для АР5000-0Д-ХХ, АР5002-ХХ;

• - 20 10"³ пКл для АР5000-001-ХХ, АР5001-001-ХХ, АР5002-ХХ;

• - 1010’³ пКл для АР5000-010-ХХ, АР5001-010-ХХ, АР5002-ХХ;

• - 5-Ю’³ пКл для АР5000-100-ХХ.

• 8.1 При положительных результатах поверки оформляют свидетельство о поверке по форме, установленной в действующих нормативных документах. Знак поверки наносится на свидетельство о поверке и (или) паспорт.

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

• 7.5.5 Усилитель считают выдержавшим испытания, если:

а) рабочий частотный диапазон по уровню минус 3 дБ составляет:

• - от 0,5 до 100000 Гц для АР5000-ХХХ-ХХ, АР5002-ХХ;

• - от 1 до 10000 Гц для АР5001-ХХХ-ХХ,

б) неравномерность частотной характеристики находится в пределах ±1 % в диапазоне частот:

• - от 3 до 50000 Гц для АР5000-0Д-ХХ, АР5000-001-XX, АР5000-010-ХХ, АР5002-ХХ;

• - от 5 до 50000 Гц для АР5000-100-ХХ;

• - от 7 до 5000 Гц для АР5001-ХХХ-ХХ.

7.6 Проверка уровня СКЗ собственных шумов

• 7.6.1 Собирают схему измерений в соответствии с рисунком 1. В качестве регистратора (5) подсоединяют анализатор спектра низкочастотный R&S UPV. Вместо калибратора (1) подсоединяют к адаптеру (4) короткозамкнутую заглушку и измеряют СКЗ напряжения выходного сигнала в полосе частот от 2 до 22500 Гц.

• 7.6.2 Рассчитывают уровень СКЗ собственных шумов Q_myM, пКл, по формуле

6.,,,,=%^,                                       (3)

пр

где и_вых.кз - выходное напряжение усилителя, мВ;

К_пр~ коэффициент преобразования усилителя, мВ/пКл.

• 7.6.3 Усилитель считают выдержавшим испытания, если уровень СКЗ собственных шумов, приведенный ко входу для емкости датчика 1 нФ составляет, не более:

• - 50-10'³ пКл для АР5000-0Д-ХХ, АР5002-ХХ;

• - 20Ю'³ пКл для АР5000-001-ХХ, АР5001-001-ХХ, АР5002-ХХ;

• - 5 -10'³ пКл для АР5000-010-ХХ, АР5001-010-ХХ, АР5002-ХХ;

• - 210’³ пКл для АР5000-100-ХХ.

• 8.1 При положительных результатах поверки оформляют свидетельство о поверке по форме, установленной в действующих нормативных документах. Знак поверки наносится на свидетельство о поверке и (или) паспорт.

• 8.2 Усилитель, 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 методики поверки

Приложение Б

(справочное)

Перечень принятых сокращений

АЧХ - амплитудно-частотная характеристика;

СКЗ - среднее квадратическое значение;

СИ - средство(а) измерений;

ЭД - эксплуатационная документация.