Методика поверки «Усилители заряда и напряжения AP5210-16» (А3009.0253.МП-2018)

Государственная корпорация но атомной энергии «Росатом» Федеральное государственное унитарное предприятие РОССИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР Всероссийский научпо-исследовагельский институт экспериментальной физики

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЦЕНТР ИСПЫТАНИЙ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ФГУП «РФЯЦ - ВНИИЭФ»

Аттестат аккредитации № 30046-11 от 04.05.2011

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

Руководитель ГЦИ СИ, главный метролог

ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» ,/

В.Н. Щеглов

2018 г.

Усилители заряда и напряжения АР5210-16

Методика поверки

А3009.0253.МП-2018

• 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 методики поверки

Приложение Б (справочное) Перечень принятых сокращений

Настоящая методика поверки распространяется на усилители заряда и напряжения АР5210-16.

Усилитель заряда и напряжения АР5210-16 (далее по тексту - усилитель) предназначен для преобразования и усиления высокоимпедансного сигнала заряда пьезоэлектрических преобразователей и преобразователей со встроенным согласующим усилителем стандарта IEPE (integrated electronic piezoelectric) в низкоимпедансный сигнал напряжения.

В комплекте с первичными преобразователями, усилитель может применяться в системах технической диагностики и мониторинга в различных отраслях промышленности для измерений вибрационных и ударных ускорений, силы, давления, а также в лабораторных и научных исследованиях.

Принцип действия усилителя основан на преобразовании сигналов, поступающих от первичных преобразователей (вибропреобразователя, датчика силы, давления и т.д., далее - датчики) в низкоимпедансный сигнал напряжения. Усилитель может работать в режиме преобразования заряда или напряжения при работе с датчиками со встроенным согласующим усилителем.

Питание усилителя осуществляется от внешнего источника постоянного тока напряжением (12±2) В, ток потребления усилителя не более 1000 мА.

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 документом «Порядок проведения поверки средств измерений...», утвержденным приказом Минпромторга России от 02 июля 2015 года № 1815.

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, количество каналов) 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. Допускается использовать другие СИ и оборудование, обеспечивающие требуемые диапазоны и точности измерений.

• 2.2 Все применяемые СИ должны быть поверены и иметь действующие свидетельства о поверке.

• 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 СИ 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.

• 5.1 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 244 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. Включают и прогревают измерительные приборы в соответствии с ЭД на них.

  • 7.2.2 В соответствии с руководством оператора АР5210-16 Explorer на усилителе устанавливают:

• - режим преобразования заряда;

• - коэффициент преобразования К_п=1 мВ/пКл;

• - фильтры: ФВЧ 0,2 Гц; ФНЧ 100 кГц.

• 7.2.3 На частоте 1 кГц подают с калибратора (1) через переходник (4) на вход первого канала СКЗ напряжения 7,3 В, при этом должен загореться индикатор перегрузки. Снижают входное напряжение до 6,7 В, индикатор перегрузки должен погаснуть. Устанавливают входное напряжение 7,1 Вис помощью анализатора спектра (5) измеряют СКЗ напряжения и коэффициент гармоник выходного сигнала.

  

1 - калибратор универсальный Н4-16; 2 - генератор сигналов низкочастотный прецизионный ГЗ-122; 3, 5 - регистратор (мультиметр 34410А, анализатор спектра А19 и т.д.); 4 - адаптер Е1 ООО (С]=1 ООО пФ ±0,25 %); 6 - сетевой блок питания; ПК - персональный компьютер

Рисунок 1 - Схема измерений

• 7.2.4 Отключают выход калибратора (1). В соответствии с руководством оператора АР5210-16 Explorer усилитель переводят в режим преобразования напряжения (К_п=1 мВ/мВ). На частоте 1 кГц подают с калибратора (1) вход первого канала СКЗ напряжения 7,3 В, при этом должен загореться индикатор перегрузки. Снижают входное напряжение до 6,7 В, индикатор перегрузки должен погаснуть. Устанавливают входное напряжение 7,1 Вис помощью анализатора спектра (5) измеряют СКЗ напряжения и коэффициент гармоник выходного сигнала.

• 7.2.5 Повторяют операции по 7.2.1 - 7.2.4 для всех измерительных каналов.

• 7.2.6 Усилитель считают выдержавшим испытания, если осуществляется управление от ПК, амплитуда напряжения выходного сигнала составляет не менее 10 В, а коэффициент гармоник не превышает 5 %.

• 7.3 Идентификация программного обеспечения

  • 7.3.1 Проверку программного обеспечения АБКЖ.00013-01 проводят путем расчета цифрового идентификатора (контрольной суммы исполняемого кода) с использованием алгоритма CRC-32.

  • 7.3.2 При запуске программы на экране монитора появляется рабочее окно программы. В стоке меню выбрать «Конфиг.» (содержит команды управления пользовательским интерфейсом). В появившейся вкладке выбрать «О программе» - вызывает окно с информацией о версии и цифровом индетификаторе ПО. Пример появляющегося окна приведен на рисунке 2.

    

Рисунок 2 - Окно «О программе»

• 7.3.3 Усилитель считают выдержавшим испытание, если значение цифрового идентификатора соответствует указанному в паспорте.

• 7.4 Проверка режима питания датчиков

  • 7.4.1 Включают усилитель и переводят его в режим преобразования напряжения. С помощью мультиметра 34410А измеряют постоянное напряжение питания датчиков на входном разъеме.

Включают мультиметр 34410А в режим измерения постоянного тока и измеряют ток питания датчиков на входном разъеме.

• 7.4.2  Повторяют операции по 7.4.1 для всех измерительных каналов.

• 7.4.3 Усилитель считают выдержавшим испытания, если напряжение питания датчиков составляет (24±2) В, ток питания (5,6±1,2) мА.

• 7.5 Проверка коэффициентов и основной относительной погрешности преобразования

  • 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 В соответствии с руководством оператора АР5210-16 Explorer на усилителе устанавливают:

• - режим усиления заряда;

• - коэффициент преобразования К_п=1 мВ/пКл;

• - фильтры: ФВЧ 0,2 Гц; ФНЧ 100 кГц.

• 7.5.3 На частоте 1 кГц подают с калибратора (1) через переходник (4) на вход первого канала рекомендуемое СКЗ напряжения из таблицы 3 и с помощью мультиметра (5) измеряют СКЗ выходного напряжения.

• 7.5.4 Повторяют измерения по 7.5.3 для всех рекомендуемых напряжений и коэффициентов преобразования из таблицы 2 и всех измерительных каналов в режиме преобразования заряда.

• 7.5.5 Отключают выход калибратора (1). В соответствии с руководством оператора АР5210-16 Explorer на усилителе устанавливают:

• - режим усиления напряжения;

• - коэффициент преобразования К_п=1 мВ/мВ;

• - фильтры: ФВЧ 0,2 Гц; ФНЧ 100 кГц.

• 7.5.6 На частоте 1 кГц подают с калибратора (1) на вход первого канала рекомендуемое СКЗ напряжения из таблицы 3 и с помощью мультиметра (5) измеряют СКЗ выходного напряжения.

• 7.5.7 Повторяют измерения по 7.5.6 для всех рекомендуемых напряжений и коэффициентов преобразования из таблицы 2 и всех измерительных каналов в режиме преобразования напряжения.

Т а блица 3 - Рекомендуемые значения СКЗ входного напряжения

• 7.5.8 Рассчитывают основную относительную погрешность z'-ro коэффициента преобразования 3_yci, %, по формуле

“ПР,

8_ПР.=—--ЮО,                              (2)

К_ПР.

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

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

K_nPi - i-e значение коэффициента преобразования испытуемого усилителя.

• 7.5.9 Усилитель считают выдержавшим испытания, если основная относительная погрешность коэффициентов преобразования находится в пределах ±1 %.

• 7.6 Проверка рабочего диапазона частот и неравномерности АЧХ

  • 7.6.1 Выполняют операции по 7.5.1, 7.5.2 и 7.5.3.

  • 7.6.2 Повторяют измерения по 7.5.3 для всех рекомендуемых частот из таблицы 4 и для всех измерительных каналов в режиме преобразования заряда.

Примечание - На частотах ниже 3 Гц измерения выходного напряжения проводят с помощью анализатора А19.

• 7.6.3 Отключают выход калибратора (1). В соответствии с руководством оператора АР5210-16 Explorer на усилителе устанавливают:

• - режим усиления напряжения;

• - коэффициент преобразования К_п=1 мВ/мВ;

• - фильтры: ФВЧ 0,2 Гц; ФНЧ 100 кГц.

• 7.6.4 На частоте 1 кГц подают с калибратора (1) на вход первого канала усилителя СКЗ напряжения 1,000 Вис помощью мультиметра (5) измеряют СКЗ выходного напряжения.

• 7.6.5 Повторяют измерения по 7.6.4 для всех рекомендуемых частот из таблицы 4 и для всех измерительных каналов в режиме преобразования напряжения.

Таблица 4 - рекомендуемые значения частот

• 7.6.6 Рассчитывают неравномерность АЧХ 3_A4Xi, %, по формуле

  

  \   зад. i      вых. I кГц      J

(3)

где и_в1ми - выходное напряжение усилителя на z-ой частоте из таблицы 4, мВ; U₃ad.i ~ входное напряжение усилителя на z-ой частоте из таблицы 4, мВ; и_зад.1_Кгц - входное напряжение усилителя на частоте 1 кГц, мВ; и_вых.1_Кгц - выходное напряжение усилителя на частоте 1 кГц, мВ.

• 7.6.7 Усилитель считают выдержавшим испытания, если неравномерность АЧХ в диапазоне от 3 до 30000 Гц находится в пределах ±0,4 %, затухание на граничных частотах составляет от минус 5 % до минус 20 % для 100 кГц и от минус 5 % до минус 45 % для 0,2 Гц.

• 7.7 Проверка ФВЧ и ФНЧ

  • 7.7.1 Собирают схему измерений в соответствии с рисунком 1. В качестве регистратора (3) и (5) подсоединяют анализатор спектра А19. Включают и прогревают измерительные приборы в соответствии с ЭД на них.

  • 7.7.2 В соответствии с руководством оператора АР5210-16 Explorer на усилителе устанавливают:

• - режим усиления заряда;

• - коэффициент преобразования К_п=1 мВ/пКл;

• - ФВЧ 0,2 Гц; ФНЧ 100 кГц.

• 7.7.3 Устанавливают частоту среза ФВЧ 0,2 Гц. На частоте 0,2 Гц подают с генератора (2) через переходник (4) на вход усилителя СКЗ напряжения (1000±5) мВ, которое измеряют с помощью регистратора (3). С помощью регистратора (5) измеряют СКЗ выходного напряжения усилителя.

• 7.7.4 Рассчитывают затухание на частоте среза S_Fi, %, по формуле

  

(4)

где и_выху - выходное напряжение усилителя на частоте среза, мВ;

и_вых.г - выходное напряжение генератора, мВ.

• 7.7.5 Поддерживая выходное напряжение генератора постоянным, устанавливают частоту генерации в десять раз меньше установленной частоты среза ФВЧ и с помощью регистратора (5) измеряют СКЗ выходного напряжения усилителя и_вых угю, мВ.

• 7.7.6 Проверяют выполнение неравенства

(5)

• 7.7.7 Повторяют операции по 7.2.1 - 7.2.6 для всех каналов усилителя

• 7.7.8 На усилителе устанавливают частоту среза ФВЧ 0,2 Гц, а частоту среза ФНЧ 10 кГц. На частоте 10 кГц подают с генератора (2) через переходник (4) на вход усилителя СКЗ напряжения (1000±5) мВ, которое измеряют с помощью регистратора (3). С помощью регистратора (5) измеряют СКЗ выходного напряжения усилителя. В качестве регистратора применяют мультиметр 34410А

• 7.7.9 Рассчитывают затухание на частотах среза d_Fi, %, по формуле (4).

• 7.7.10 Поддерживая выходное напряжение генератора постоянным, устанавливают частоту генерации в два раза больше установленной частоты среза ФНЧ и с помощью мультиметра (5) измеряют СКЗ выходного напряжения усилителя и_вых.у._пп, мВ.

• 7.7.11 Проверяют выполнение неравенства

^■>15.^,™                       (6)

• 7.7.12 Повторяют операции по 7.7.8 - 7.7.11 для всех частот среза ФНЧ и всех каналов усилителя

• 7.7.13 Усилитель считают выдержавшим испытания, если затухание на частотах среза составляет от минус 5 % до минус 15 % (от минус 5 % до минус 45 % для 0,2 Гц) и выполняются неравенства (5) и (6).

• 7.8 Проверка уровня СКЗ собственных шумов

  • 7.8.1  Собирают схему измерений в соответствии с рисунком 1. В качестве регистратора (5) подсоединяют анализатор спектра низкочастотный R&S UPV. Включают и прогревают измерительные приборы согласно с РЭ на них.

  • 7.8.2 В соответствии с руководством оператора АР5210-16 Explorer на усилителе устанавливают:

• - режим преобразования заряда;

• - коэффициент преобразования К_п=100;

• - фильтры ФВЧ 0,2 Гц; ФНЧ 20 кГц.

• 7.8.3 Подсоединяют к переходнику (4) короткозамкнутую заглушку и измеряют с помощью регистратора (5) в частотном диапазоне от 2 Гц до 22,5 кГц СКЗ напряжения выходного сигнала.

• 7.8.4 Рассчитывают СКЗ собственных шумов в режиме преобразования заряда Q_uiyM, пКл, по формуле где и_выхКЗ - выходное напряжение усилителя, мВ;

/^-установленный коэффициент преобразования, мВ/пКл.

• 7.8.5 В соответствии с руководством оператора АР5210-16 Explorer переводят усилитель в режим преобразования напряжения. Подсоединяют короткозамкнутую заглушку к входному разъему и измеряют СКЗ напряжения выходного сигнала.

• 7.8.6 Рассчитывают уровень СКЗ собственных шумов в режиме преобразования напряжения и_шум, мВ, по формуле

т т _ вых. КЗ и<ум       г у

^Кп

где и_выхКз - выходное напряжение усилителя, мВ;

К,. - установленный коэффициент преобразования, мВ/мВ.

• 7.8.7 Повторяют измерения по 7.8.1-^-7.8.6 для любых четырех измерительных каналов усилителя

• 7.8.8 Усилитель считают выдержавшим испытания, если СКЗ собственных шумов в режиме преобразования заряда не превышает 20-10'³ пКл, а в режиме преобразования напряжения 20 мкВ.

• 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;

ФВЧ - фильтр высокой частоты;

ФНЧ - фильтр низкой частоты;

ПО - программное обеспечение;

ПК - персональный компьютер;

СКЗ - среднее квадратическое значение;

СИ - средство(а) измерений;

ЭД - эксплуатационная документация.

13