Методика поверки «ГСИ. Акселерометры ударные 8742АХ, 8743АХ, 8044» (МП 2520-087-2019)

Федеральное государственное унитарное предприятие

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

ЖДАЮ

. Пронин

г.

Государственная система обеспечения единства измерений

АКСЕЛЕРОМЕТРЫ УДАРНЫЕ 8742АХ, 8743АХ, 8044

Методика поверки

И. о. руководителя лаборатории 2520

ФГУП «ШВ^ИМ им. Д.И. Менделеева»

. и/уУ (_______Козляковский А. А.

« 09 » апреля^ 2019 г.

г. Санкт-Петербург

2019 г.

Настоящая методика поверки (далее МП) распространяется на акселерометры 8742АХ, 8743 АХ, 8044 (далее — акселерометры), фирмы «Kistler Holding AG», Швейцария и устанавливает методику их первичной и периодической поверок.

Первичная поверка проводится:

• - при вводе в эксплуатацию;

• - после ремонта.

Допускается проведение периодической поверки акселерометров на меньшем числе поддиапазонов измерений на основании письменного заявления заказчика. В этом случае в свидетельстве о поверке обязательно указывается информация об объеме проведенной поверки.

Интервал между поверками - 2 года.

• 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 и средства, входящие в состав государственного специального эталона единицы ускорения при ударном движении ТЭТ 57-84, должны 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.

При проведении поверки должны соблюдаться 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.

температура окружающего воздуха, °C............................................от 21 до 25

относительная влажность, %............................................................от 40 до 80

атмосферное давление, кПа ........................................................от 92 до 108

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» инструкции по эксплуатации и других нормативных документов на средства измерений и испытательное оборудование.

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

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

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

• 7.2.1 При проведении опробования проверяют работоспособность акселерометра. Поверяемый акселерометр со встроенным усилителем заряда (8742АХ, 8743АХ) соединить с входом 1СР измерительного усилителя «NEXUS» мод. 2692 A 0S1/0S4. выход которого соединить с входом осциллографа TDS 1012В.

При проверке акселерометра 8044 подключить его к зарядовому входу измерительного усилителя «NEXUS» мод. 2692 A OS1/OS4, выход которого аналогично подключить к осциллографу TDS 1012В.

• 7.2.2 Установить осциллограф в режим работы «Одиночный запуск».

• 7.2.3 Воздействовать на основание акселерометра легким механическим ударом, например, постукивая пластиковой ручкой отвертки, на экране осциллографа пронаблюдать появление импульсного сигнала полусинусоидальной формы с последующим его затуханием.

• 7.2.4  Результаты проверки считаются удовлетворительными, если на экране осциллографа TDS 1012В отмечено появление импульсного сигнала с последующим его затуханием.

7.3 Определение действительного коэффициента преобразования, относительного отклонения коэффициента от его номинального значения и проверка диапазона амплитуд измеряемых ударных ускорений

• 7.3.1 Коэффициент преобразования и диапазон амплитуд преобразуемых ударных ускорений акселерометра определяют на ГЭТ 57-84 ГПСЭ единицы ускорения при ударном движении в соответствии с руководством эксплуатации на эталон.

• 7.3.2 Поверяемый акселерометр мод 8742А5 установить на ГЭТ 57-84 с помощью специальных элементов крепления, входящих в комплект эталона таким образом, чтобы ось чувствительности акселерометра совпадала с направлением импульса ударного ускорения. В соответствии с рисунком А.1 Приложение А соединить эталонный и испытуемый акселерометры с входами измерительного усилителя «NEXUS» мод. 2692 A OS1/OS4, выходы которого соединить с входами осциллографа TDS 1012В, работающего в ждущем режиме. USB-разъем осциллографа подключить к ПК. (на ПК установлена программа «УДАР» для автоматического расчета коэффициента передачи и воспроизводимого ударного ускорения).

• 7.3.3 Воспроизвести ударный импульс амплитудой 10 м/с². На экране ПК в окне виртуального прибора «УДАР ПОВЕРКА АКСЕЛЕРОМЕТРОВ» отобразиться форма ударного импульса, его амплитуда (мВ), длительность фронта импульса (мс), действительная величина ударного ускорения (м/с²) и коэффициент преобразования (чувствительность) проверяемого акселерометра (мВ/м с*² или пКл/м с'²). Нажав клавишу «ЗАПОМНИТЬ», эти данные будут сохранены в электронной форме протокола.

• 7.3.4 Повторить действия, указанные в п.7.3.3 еще 2 раза и занести данные в таблицу 2.

• 7.3.5 Выполнить операции в соответствии с п. 7.3.3-7.3.4 настоящей МП для заданных ускорений 1000 (100 g), 10000 (1000 g), 20000 (2000-g) и 50000 (5000 g) м/с².

• 7.3.6 Рассчитать действительное значение коэффициента преобразования (чувствительности) акселерометра, как среднее арифметическое S_np. действ., мВ/ м-с‘² по формуле (1):

  пр.действ.

  

(1)

где Snp.i -значение коэффициента преобразования по напряжению при i-том измерении; п = 15 - число измерений.

• 7.3.7 При поверке других акселерометров 8742АХ. 8743АХ произвести аналогичные операции (по п. 7.3.2-7.3.6 настоящей МП) для ударных ускорений, максиматьные значения которых указаны в паспорте. Примерные значения ряда заданных ударных ускорений следующие: 50 (5-g), 1000 (100-g), 10000 (1000-g), 20000 (2000-g), 50000 (5000-g), 10⁵ (lOOOOg), 510^s (50000 g), IO⁶ (lOOOOOg) м/с².

Для акселерометра 8044 заданные значения ударных ускорений: 10 (1 g), 1000 (100 g), 10000 (1000-g), 20000 (2000-g), 50000 (5000-g), 10^s (lOOOOg) и 3-10⁵ (3 0 0 00 g)

• 7.3.8 Рассчитать относительное отклонение (Os) полученного действительного коэффициента преобразования (S_np) от его номинального значения (S_HOm. указан в паспорте на акселерометр) по формуле 2, %:

Полученное значение занести в таблицу 2.

Таблица 2 (поверяемый акселерометр мод 8742А5)

• 7.3.9 Результаты поверки считают удовлетворительными, если отклонение действительного значения коэффициента преобразования от его номинального значения для акселерометров 8742АХ, 8743АХ не превышает ±5 %, для акселерометра 8044 не превышает ±10 %, а диапазон амплитуд измеряемых ударных ускорений соответствует значениям, указанным в таблице 3.

Таблица 3 - Диапазоны измерений амплитуд ударного ускорения, м/с²

Нелинейность амплитудной характеристики (у_а) поверяемого акселерометра определяется не менее чем на пяти значениях рабочего диапазона амплитуд ударного ускорения, одно из которых должно быть минимальным, другое - максимальным и гри - промежуточными.

Пр и м е ч а и и е: нелинейность амплитудной характеристики возможно определять при проведении проверки по п. 7.3

• 7.4.1 В соответствии с рисунком А.1 Приложение А соединить эталонный акселерометр с входом 1. а испытуемый с входом 2 измерительного усилителя «NEXUS» мод. 2692 A OS1/OS4, выходы которого соединить с входами 1 и 2 осциллографа TDS 1012В, работающего в ждущем режиме. USB-разъем осциллографа подключить к ПК с установленной программой «УДАР».

• 7.4.2 Воспроизвести ударный импульс амплитудой 10 м/с². На экране ПК в окне виртуального прибора «УДАР ПОВЕРКА АКСЕЛЕРОМЕТРОВ» отобразиться 2 изображения ударных импульсов, и в верхней правой таблице их измеренные амплитуды Цмак., (В) по каналам «А» (эталонный) и «В» (испытуемый).

• 7.4.3 По формуле 3 рассчитать нелинейность амплитудной характеристики испытуемого акселерометра^/), % для пикового значения ударного ускорения 10 м/с²:

  Ya.

пик.изм.2       пр.действ.     пик .эттал .i} ] QQ

К пр 2 ' ^аМАКС

где: Олр.дейс/ив. - действительное значение коэффициента преобразования при i-том значении ударного ускорения, мВ/м с"²;

К_Пр.2 - коэффициент преобразования второго (измеряемого) канала кондиционирующего усилителя сигналов мод. 2692A-OS4;

L/пик.изм 2 ~ пиковое значение амплитуды напряжения, измеренного на выходе 2-го канала (канат В на экране ПК) кондиционирующего усилителя сигнатов мод. 2692A-OS4. В;

UnuK.aman.i - пиковое значение воспроизведенного ударного ускорения измеренного этатонным канатом (А) при i-том измерении, м/с²;

С1макг - максимальное значение шкалы измерений амплитуды ударного ускорения для данного типа акселерометра, м/с².¹

11олученное значение y_ai занести в таблицу 4.

• 7.4.4 Выполнить операции в соответствии с п. 7.4.2-7.4.3 настоящей МП для заданных ударных ускорений в остальных 4-х точках диапазона ускорений данного акселерометра.

Полученные данные занести в табл. 4.

Таблица 4 (пример для акселерометра 8742А5)

7.4.5 За нелинейность амплитудной характеристики (у_а) испытуемого акселерометра в диапазоне амплитуд ударных ускорений принимается максимальное значение нелинейности АХ, определенное на каждой из 5-ти точек диапазона данного акселерометра:

Ya  La'Lax

(4)

7.4.6 Результаты поверки считаются удовлетворительными, если нелинейность амплитудной характеристики в диапазоне амплитуд ударных ускорений не превышает ±1.0%.

Определение собственной резонансной частоты поверяемого акселерометра производится с помощью устройства испытательного вспомогательного (далее УИВ) «Падающий шар» с применением импульсного режима возбуждения рабочего тела.

• 7.5.1 В соответствии со схемой на рисунке А.2 приложения А соединить акселерометр с входом усилителя заряда, выход которого соединить с входом осциллографа TDS 1012 В. работающего в ждущем режиме.

• 7.5.2 Поверяемый акселерометр закрепить на рабочем теле таким образом, чтобы ось чувствительности акселерометра совпадала с направлением колебаний рабочего тела при соударении с падающим шариком.

• 7.5.3 На УИВ произвести удар по рабочему телу шариком, и зарегистрировать отклик акселерометра на экране осциллографа.

• 7.5.4 Записанный на осциллографе сигнал направить в ПК.

• 7.5.5 Записанный в ПК сигнал, являющийся переходной характеристикой акселерометра, обработать по программе дифференцирования и получить импульсную характеристику акселерометра. Ее можно вывести на дисплей ПК и при необходимости распечатать с помощью принтера.

• 7.5.6 Обрабатывая импульсную характеристику с помощью преобразования Фурье получить собственную резонансную частоту акселерометра, как максимальную амплитуду на наименьшей частоте спектра.

  7.5.7 Операции по п.п. 7.5.3-7.5.6 повторить еще 2 раза.

7.5.8 11о формуле 5 рассчитать среднее арифметическое значение собственной резонансной частоты (кГц):

п

i = l

ср.рез

(5)

где fj - значение резонансной частоты поверяемого акселерометра при i- том измерении, кГц; П = 3- количество измерений.

• 7.5.9 Результаты поверки считают удовлетворительными, если собственная резонансная частота акселерометров 8742АХ и 8743АХ составляет не менее 100 кГц, а акселерометра 8044 не менее 90 кГц.

• 7.6.1 Проверку электрического сопротивления изоляции произвести тераомметром с напряжением до 10,0 В (только для акселерометра 8044).

• 7.6.2 Измерить электрического сопротивления изоляции между сигнальным выходным контактом и корпусом поверяемого акселерометра.

• 7.6.3 Результаты проверки считаются удовлетворительными, если измеренное электрическое сопротивление изоляции акселерометра 8044 составляет не менее 10^н Ом.

  7.7 Проверка электрической емкости

  7.7.1 Измерить электрическую емкость измерителем емкости между сигнальным выход

ным контактом и корпусом поверяемого акселерометра (только для мод. 8044).

• 7.7.2 Результаты проверки считаются удовлетворительными, если действительное значение электрической ёмкости акселерометра 8044 находится в пределах 60 пФ.

8.1 Результаты поверки считаются положительными, если характеристики преобразователя удовлетворяют всем требованиям данной методики. В этом случае на преобразователь выдается свидетельство о поверке.

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

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

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Эталонный акселерометр

Рисунок А.1 - Схема подключения акселерометра при определении коэффициента преобразования, проверки диапазона амплитуд преобразуемых ударных ускорений

Рисунок А.2- Схема подключения акселерометра на устройстве испытательном вспомогательном «Падающий шар» для определения резонансной частоты

ю

¹

Для акселерометров 8742АХ и 8743АХ б7л//Ш ⁼5-10‘’, 10⁵, 2 10⁵. 5-10⁵, 10⁶ м/с²; для акселерометра 8044 CImak. =3 10⁵ м/с².