Методика поверки «Сейсмоприемники пьезоэлектрические А16, А17» (ГПКН.402152-004 МП)

Руководитель ГЦИ СИ

замест

ы х< е

Х^{6НИИФ1₽}%УУГ

алаханов

2010

СЕЙСМОПРИЕМНИКИ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ А16, А17

МЕТОДИКА ПОВЕРКИ

ГИКИ.402152.004 МП

Содержание

Лист

Вводная часть

1.Операции поверки

• 2 Средства поверки

• 3 Требования к квалификации персонала

• 4 Требования безопасности

• 5 Условия поверки

• 6 Проведение поверки сейсмоприемников А16, А17

  • 6.1 Внешний осмотр

  • 6.2 Опробование

  • 6.3 Определение постоянной составляющей выходного напряжения

  • 6.4 Определение коэффициента передачи предусилителя

  • 6.5 Определение значения коэффициента преобразования

б.бОпределение основной относительной погрешности преобразования ...... ...

• 6.7 Проверка диапазона рабочих частот и определение АЧХ сейсмоприемника

• 6.8 Проверка уровня собственных шумов

• 6.9 Определение коэффициента нелинейных искажений (КНИ)

• 6.10 Определение относительного коэффициента поперечного

преобразования

• 6.11 Проверка максимально измеряемого виброускорения

• 6.12 Проверка встроенного интегратора

• 6.13 Определение стабильности коэффициента преобразования за

межповерочный интервал

• 6.14 Определение резонансной и антирезонансной частот

• 6.15 Определение динамического коэффициента электромеханической связи (КЭМС)....16

• 6.16 Определение поправочного коэффициента

7. Проведение периодической поверки сейсмоприемников А17

без демонтажа с объекта эксплуатации

8 Оформление результатов поверки

Приложение А Основные технические характеристики рекомендуемых

средств измерений

Приложение Б Вычисление неопределенности измерения значения коэффициента

преобразования

Настоящая методика поверки распространяется на сейсмоприемники пьезоэлектрические А16, А17 (далее по тексту - сейсмоприемники), предназначенные для преобразования колебательного ускорения в пропорциональный электрический сигнал.

Межповерочный интервал - один год.

Приведенные в методике требования к значениям воспроизводимых величин применимы при поверке сейсмоприемников с типовыми параметрами и характеристиками и должны быть скорректированы при поверке сейсмоприемников с параметрами и характеристиками отличными (по требованию заказчика) от типовых.

Сейсмоприемники А16, А17 подлежат первичной и периодической поверкам по методике п.6 настоящей методики поверки.

Периодическая поверка сейсмоприемников А17 может производиться без демонтажа с объекта эксплуатации по методике п.7 настоящей методики поверки.

• 1 Операции поверки

  • 1.1 Операции поверки сейсмоприемников А16, А17

При проведении поверки должны выполняться операции, указанные в таблице 1.1.

Таблица 1.1

• 1.2 Операции при периодической поверке сейсмоприемников А17 без демонтажа с объекта эксплуатации

При проведении поверки должны выполняться операции, указанные в таблице 1.2

Таблица 1.2

• 2 Средства поверки

  • 2.1 При проведении поверки рекомендуется применять эталонные и вспомогательные средства измерений, указанные в таблице 2.1. Основные технические характеристики рекомендуемых средств измерений приведены в приложении А.

Таблица 2.1

Примечание - Допускается применение эталонных и вспомогательных средств измерений других типов, обеспечивающих метрологические характеристики, не уступающие перечисленным таблице 2.1.

• 3 Требования к квалификации персонала

  • 3.1 К выполнению поверки сейсмоприемников и оформлению ее результатов допускаются лица, аттестованные в качестве поверителей механических средств измерений (средств измерений параметров вибрации).

• 4 Требования безопасности

  • 4.1 При выполнении операций поверки сейсмоприемников должны быть соблюдены требования техники безопасности, регламентированные ГОСТ 12.1.030, "Правила безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей", ППБ-01-93, инструкциями по эксплуатации рабочих эталонов и средств измерений, а также всеми, действующими на предприятии правилами по технике безопасности.

• 5 Условия проведения поверки

  • 5.1 При выполнении операций (кроме особо оговоренных) поверки должны быть соблюдены следующие условия:

• - температура окружающего воздуха

• - относительная влажность воздуха

• - атмосферное давление

• - уровень звукового давления акустического шума

• - напряжение питания сейсмоприемников

• - нестабильность напряжения питания

• - пульсации напряжения питания

  от 18 до 25 °C;

  от 45 до 80 %; от 84 до 106,7 кПа;

  не более 60 дБ; ±(12 ±0,5) В;

  не более 0,5 %;

  не более 1 мВ.

• 5.2 Подготовка к поверке

  • 5.2.1 Перед проведением поверки должны быть выполнены следующие подготовительные работы:

• - подготовить к работе поверяемые и эталонные средства измерений, а также вспомогательные средства поверки в соответствии с требованиями их эксплуатационной документации;

• - проверить исправность соединительных кабелей;

• - в случае загрязнения разъемных соединений обезжирить их спиртом;

• - включить средства поверки в сеть и прогреть их в течение времени, определенном в их эксплуатационной документации.

• 6 Проведение поверки сейсмоприемников А16, А17

  • 6.1 Внешний осмотр

    • 6.1.1  При внешнем осмотре должно быть установлено соответствие поверяемых сейсмо приемников следующим требованиям:

-отсутствие механических и электрических повреждений сейсмоприемников и соединительных элементов, влияющих на его работу;

• - полнота маркировки и ее сохранность;

• - наличие формуляра и (или) свидетельства о предыдущей поверке.

Кроме того, должно быть проверено выполнение условий поверки в соответствии с требованиями раздела 5.

• 6.1.2 В случае несоответствия сейсмоприемников хотя бы по одному из требований, указанных выше, дальнейшие операции поверки не проводятся и его признают непригодным к эксплуатации до принятия мер по устранению выявленных недостатков (неисправностей). После их устранения (ремонта) сейсмоприемник может быть допущен к повторной поверке.

• 6.2 Опробование

  • 6.2.1 Подать на сейсмоприемник напряжение питания и выждать не менее пяти минут.

  • 6.2.2 Подключить выход сейсмоприемника к осциллографу С1-83 и убедиться в наличии характерного сигнала, вызванного воздействием микросейсмических шумов.

Примечание - Здесь и далее при поверке трехкомпонентных сейсмоприемников операции поверки проводятся для каждой измерительной компоненты (канала) сейсмоприемника.

• 6.2.3 В случае несоответствия сейсмоприемника требованию, указанному выше, его признают непригодным к проведению поверки и эксплуатации.

• 6.3 Определение постоянной составляющей выходного напряжения

  • 6.3.1 Установить сейсмоприемник на виброразвязанный фундамент, например, на фундамент виброустановки.

  • 6.3.2 Подать на сейсмоприемник напряжение питания и выждать не менее пяти минут.

  • 6.3.3 Подключить выход сейсмоприемника к осциллографу С1-83 и цифровому вольтметру В7-39 (или В7-43) включенному в режим измерения напряжения постоянного тока и измерить значение постоянной составляющей выходного напряжения сейсмоприемника.

  • 6.3.4 Результаты измерений занести в протокол.

  • 6.3.5 Значение постоянной составляющей выходного напряжения должно быть не более 10 мВ, а на экране осциллографа не должно наблюдаться наличие пульсаций выходного сигнала, а также изменение постоянной составляющей с амплитудой более чем 10 мВ в течение 1 минуты. В противном случае его признают непригодным к эксплуатации.

Примечание - Допускается совмещать испытания по пунктам 6.2, 6.3.

• 6.4 Определение коэффициента передачи предусилителя.

  • 6.4.1 Установить сейсмоприемник на виброразвязанный фундамент, например, на фундамент виброустановки.

  • 6.4.2 Подать на сейсмоприемник напряжение питания и выждать не менее пяти минут.

  • 6.4.3 Подать на "Калибровочный вход" сейсмоприемника с генератора ГЗ-122 сигнал частотой 20 Гц и амплитудой, при которой эффективное напряжение выходного сигнала сейсмоприемника составит (1 ± 0,1) В.

  • 6.4.4 Вольтметром В7-39 (В7-43) измерить напряжения на "Калибровочном входе" (выходное напряжение генератора) и выходе сейсмоприемника.

6.4.5Коэффициент электрической калибровки сейсмоприемника вычислить по формуле:

где и_Вых - выходное эффективное напряжение сейсмоприемника, В;

Ubx - выходное эффективное напряжение генератора, В.

Результаты измерений и расчетов занести в протокол.

• 6.4.7 Значения коэффициента передачи предусилителя должно быть от 0,25 до 5. Полученное значение коэффициента передачи предусилителя занести в формуляр.

• 6.5 Определение значения коэффициента преобразования

  • 6.5.1 Установить поверяемый сейсмоприемник на вибратор эталонной виброустановки так, чтобы измерительная ось сейсмоприемника совпала с направлением колебаний вибратора.

  • 6.5.2 Подать на сейсмоприемник напряжение питания и выждать не менее пяти минут.

  • 6.5.3  Воспроизвести на частоте 20 Гц виброускорение с эффективным значением (1,0 ±0,2) м-c'².

Примечания

• 1) Здесь и далее приводится значение воспроизводимой величины для сейсмоприемника с номинальным коэффициентом преобразования равным 1 В-с²-м'’ и напряжением питания ± 12 В, которые должны быть скорректированы при поверке сейсмоприемника с параметрами и характеристиками отличными (по требованию заказчика) от типовых.

• 2) Значение воспроизводимого виброускорения рекомендуется выбирать более 0,7 от максимально измеряемого сейсмоприемником, при котором обеспечивается определение коэффициента преобразования сейсмоприемника с наименьшей неопределенностью.

• 6.5.4 Измерить вольтметром типа В7-39 выходной сигнал сейсмоприемника U.

Примечание - В случае необходимости допускается подавать сигнал сейсмоприемника на вольтметр через дополнительный усилитель (фильтр). Коэффициент передачи усилителя (фильтра) необходимо учесть при выполнении вычислений коэффициента преобразования сейсмоприемника.

• 6.5.5 Выполнить измерения по вышеуказанной методике 5-10 раз при одном и том же (в пределах погрешности воспроизведения) значении виброускорения. Вычислить среднеарифметическое значение коэффициента преобразования сейсмоприемника Ко,в В-с²-м’'.

  • 6.5.5.1 Если поверочная виброустановка оснащена измерителем вибрации с лазерным интерферометром (далее - ЛИВ), среднеарифметическое значение коэффициента преобразования вычислить по формуле:

где U - среднеарифметическое значение эффективного напряжения выходного сигнала сейсмоприемника, В;

S - среднеарифметическое значение двойной амплитуды (размах) колебаний вибростола (показание ЛИВ), мкм;

f -частота, Гц.

• 6.5.5.2 Если используется, эталонный акселерометр, то среднеарифметическое значение коэффициента преобразования вычислить по формуле:

э

где Uз - среднеарифметическое значение эффективного напряжения выходного сигнала эталонного акселерометра, В;

К_э - коэффициент преобразования эталонного акселерометра, В-с²-м’’.

• 6.5.6 Результаты измерений и расчетов занести в протокол.

• 6.5.7  Отключить сигнал возбуждения вибростенда и измерить выходной сигнал сейсмоприемника Ищ и эталонного акселерометра U-jm (или Sam при использовании ЛИВ) от действия фоновых и акустических шумов и занести их значения в протокол.

• 6.5.8  Расширенная неопределенность измерения коэффициента преобразования при коэффициенте охвата равным 2 вычисляется согласно приложения Б.

• 6.5.9 Значение коэффициента преобразования должно быть в пределах от 0,85 до 1,15 В-с²-м^-1 (К_номх(1±0,15)).

• 6.5.10  Расширенная неопределенность измерения коэффициента преобразования при коэффициенте охвата равным 2 должна быть не более ± 2 %.

• 6.5.11 Значение коэффициента преобразования (среднеарифметическое значение), а также значение неопределенности, с которой он определен, занести в формуляр сейсмоприемника.

6.6 Определение основной относительной погрешности преобразования.

• 6.6.1 Воспроизвести на частотах 1, 10, 20 и 100 Гц виброускорение с эффективным значением от 0,01 до 5 м/с².

Примечание - выбирается значение ускорения, при котором поверочная виброустановка обеспечивает минимальную (не более 2 %) погрешность воспроизведения виброускорения на соответствующей частоте.

• 6.6.2 Для каждого значения частоты измерить выходное напряжение сейсмоприемника.

• 6.6.3 Вычислить ускорение, измеренное сейсмоприемником, в м-с'², по формуле:

  о(/)
  
  (/)

  к(Л ’

  (4)

где Иных (f) - эффективное значение выходного напряжения сейсмоприемника на частоте f, В;

K(f) - значение коэффициента преобразования сейсмоприемника на частоте f, В-с²-м‘’ ⁰ вычисленное по формуле:

где Ко-значение коэффициента преобразования сейсмоприемника, определенного при испытаниях по п.6.5 или из формуляра сейсмоприемника.

N(f) - нормированное значение коэффициента преобразования на частоте f: равное 0,981; 1,000; 1,000; 0,996 для частот 1; 10; 20 и 100 Гц, соответственно.

Примечания

• 1) Для сейсмоприемника с расширенным диапазоном рабочих частот (от 0,1 до 400 Гц) значение N на частоте 1 Гц равно 0,995.

• 2) Нормированное значение коэффициента преобразования на частоте f N(f) должно быть скорректировано при поверке сейсмоприемника с диапазоном рабочих частот отличного по требованию заказчика от номинального.

• 6.6.4 Вычислить погрешность преобразования сейсмоприемника 8 по формуле:

  6 = 100 •

где а_ву (У) - эффективное значение воспроизводимого виброускорения на частоте f, м/с².

• 6.6.5 Результаты измерений и расчетов занести в протокол.

• 6.6.6 Сейсмоприемник признается выдержавшим испытание, если полученное значение 8 не более ± 4 %.

  • 6.7 Проверка диапазона рабочих частот и определение АЧХ сейсмоприемника Метод 1

    • 6.7.1 Проверка рабочей полосы частот проводится с использованием системы электрической калибровки сейсмоприемника.

    • 6.7.2 Установить сейсмоприемник на виброразвязанный фундамент, например, на фундамент виброустановки.

    • 6.7.3 Подать на сейсмоприемник напряжение питания и выждать не менее пяти минут.

    • 6.7.4  Измерение частотной характеристики проводится с использованием системы электрической калибровки сейсмоприемника.

    • 6.7.5 Подать на "Калибровочный вход" сейсмоприемника с генератора ГЗ-122 сигнал частотой 20 Гц и амплитудой, при которой эффективное значение выходного сигнал сейсмоприемника составит (1 ± 0,1) В.

    • 6.7.6 Подключить выход сейсмоприемника к осциллографу типа С1-83. Используя плавную регулировку чувствительности осциллографа установить на экране такое изображение сигнала, при котором размах сигнала составляет 6 делений сетки экрана.

    • 6.7.7 Устанавливая значение частоты сигнала генератора 0.1; 0.125; 0.16; 0,2; 0,25; 0,32; 0,4; 0,8; 1,6; 4; 8; 16; 31,6; 40; 50; 63; 80; 160, 250, 300, 400 Гц убедиться в том, что на экране осциллографа размах сигнала не менее 4,2 деления в диапазоне частот от 0,2 до 0,4 Гц и от 300 до 400 Гц и не менее 5,3 деления на частотах от 0,4 до 300 Гц.

    • 6.7.8 Результаты измерений занести в протокол.

    • 6.7.9 В случае несоответствия сейсмоприемника указанным выше требованиям, его признают непригодным к эксплуатации.

Примечание - допускается совмещать испытания методом 1 по п.6.7 с испытаниями по п.6.4. Метод 2

• 6.7.10 Проверка диапазона рабочих частот и определение АЧХ проводится с использованием поверочной виброустановки.

• 6.7.11 На частотах 0,2; 0,4; 1; 2; 4; 8; 10; 20; 40; 80; 160, 200, 400 Гц определить коэффициент преобразования сейсмоприемника по аналогии с пунктом 0. При этом обязательно выбираются по два крайних значения частоты сверху и снизу и значение частоты 20 Гц. Значение воспроизводимого виброускорения выбирают такое, при котором обеспечивается определение коэффициента преобразования с наименьшей погрешностью, но не более 0,7 от максимально измеряемого сейсмоприемником.

Примечания

• 1) Допускается отклонение от указанного ряда при сохранении интервала между соседними частотами не более одной октавы.

• 2) При измерениях на частотах менее 1 Гц и более 100 Гц рекомендуется выходной сигнал сейсмоприемника подавать на вольтметр через узкополосный фильтр (селективный усилитель) или использовать для измерений выходного сигнала спектроанализатор.

• 6.7.12 Неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), относительно значения на частоте 20 Гц, в дБ, вычислить по формуле:

  
  

  max(min)

  У ^*20 J

  (7)

где K_max, K_min - максимальное и минимальное значение коэффициента преобразования;

К.20 - значение коэффициента преобразования на частоте 20 Гц.

• 6.7.13 Результаты измерений и расчетов занести в протокол.

• 6.7.14 Неравномерность АЧХ должна соответствовать требованиям приведенным в формуляре сейсмоприемника. В противном случае сейсмоприемник признают непригодным к эксплуатации.

Примечание - По требованию заказчика в формуляре сейсмоприемника

(свидетельстве о поверке или сертификате о калибровке) может быть приведена индивидуальная АЧХ сейсмоприемника в виде графика (таблицы) зависимости значения коэффициента преобразования от частоты.

• 6.8 Проверка уровня собственных шумов

  • 6.8.1 Установить сейсмоприемник на виброразвязанный фундамент, например, на фундамент виброустановки и выдержать в течение 12 часов.

Примечание - В месте установки испытуемого сейсмоприемника уровень спектральной плотности мощности сейсмических шумов на частоте 1 Гц должен быть не более минус 120дБотн. 1 м²-с'⁴-Гц'* и(или) на частоте 0,3 Гц не более минус ИОдБотн. 1 м²-с’⁴-Гц’*. В случае необходимости испытания проводятся в заглубленном месте, например, шахте или штольне. Если условия окружающей среды в шахте или штольне отличны от условий пункта 1.1, перед началом измерений сейсмоприемник выдержать в месте его установки в течение 24 часов.

• 6.8.2 Подать на сейсмоприемник напряжение питания и выждать не менее пяти минут.

• 6.8.3 Для определения уровня собственных шумов сейсмоприемника подключить выход канала к спектроанализатору, например, БПФ 2М. Рекомендуется выходной сигнал сейсмоприемника подавать на вход спектроанализатора через малошумный усилитель, например, У7-6 с коэффициентом усиления 100 (40 дБ) или 1000 (60 дБ).

• 6.8.4 Согласно руководства по эксплуатации спектроанализатора провести измерение выходного сигнала сейсмоприемника в диапазоне частот от 0,1 до 5 Гц.

• 6.8.5 Спектральная плотность мощности собственных шумов сейсмоприемника, приведенных ко входу, в дБ отн. 1 м²-с'⁴-Гц'', на частоте f вычислить по формуле:

где L - спектральная плотность мощности сигнала на частоте f, дБ отн. 1 мкВ (показание спектроанализатора);

Кус - коэффициент усиления малошумного усилителя, дБ;

Kcn(f) - коэффициент преобразования сейсмоприемника на частоте £, дБ относительно

1 В-с²-м^_1;

Af- полоса анализа спектроанализатора, Гц.

• 6.8.6 Результаты измерений и расчетов занести в протокол.

• 6.8.7 Сейсмоприемник признается выдержавшим испытание, если значение спектральной плотности мощности собственных шумов сейсмоприемника на частоте 1 Гц не более минус 108 дБ (минус 109 дБ для сейсмоприемников А1637,А1737, А1639, А1739) и (или) на частоте 0,3 Гц минус 98 дБ (минус 99 дБ).

• 6.9 Определение коэффициента нелинейных искажений (КНИ)

Метод 1

• 6.9.1 Определение КНИ проводится с использованием системы электрической калибровки и контроля сейсмоприемника.

• 6.9.2 Установить сейсмоприемник на виброразвязанный фундамент, например, на фундамент виброустановки и подключить выход сейсмоприемника к спектроанализатору А-16.

• 6.9.3 Подать на сейсмоприемник напряжение питания и выждать не менее пяти минут.

• 6.9.4 Подать на "Калибровочный вход" сейсмоприемника с генератора ГЗ-118 сигнал частотой (12 ± 2) Гц и амплитудой, при которой эффективное значение выходного сигнал сейсмоприемника составит (1 ± 0,1) В.

Примечание - Выбирается частота, на которой значение КНИ выходного сигнала генератора минимально.

• 6.9.5   Произвести согласно эксплуатационной документации спектроанализатора БПФ-2М спектральный анализ выходного сигнала сейсмоприемника. Записать в протокол значения L; не менее 4-х гармоник выходных сигналов.

Примечание - Рекомендуется заносить значения гармоник соотношение сигнал/шум которых не менее 6 дБ.

• 6.9.6 Повторить испытание подав сигнал частотой (12 ±2) Гц и амплитудой, при которой эффективное напряжение выходного сигнала сейсмоприемника составит (5 ± 0,1) В.

• 6.9.7 КНИ сейсмоприемника вычислить по формуле:

  К_кт = 100-

  

где Lj, i = 2, 3, ... n - значение i-й гармоники выходного напряжения сейсмоприемника, дБ отн. 1 мкВ;

L] - значение 1-й гармоники выходного напряжения сейсмоприемника, дБ отн. 1 мкВ.

• 6.9.8 Результаты измерений и расчетов занести в протокол.

Метод 2

• 6.9.9   Определение КНИ проводится с использованием поверочной виброустановки (допускается, если виброустановка обеспечивает воспроизведение виброускорения со значением КНИ не более 0,02 %).

• 6.9.10 Установить сейсмоприемник на вибратор поверочной виброустановки и подключить выход сейсмоприемника к спектроанализатору БПФ-2М.

• 6.9.11 Воспроизвести на частоте (12 ± 2) Гц виброускорение с таким значением, при котором эффективное значение выходного сигнала сейсмоприемника составит (1 ± 0,1) В.

Примечание - Выбирается частота, на которой значение КНИ воспроизводимого виброускорения минимально.

• 6.9.12     Произвести согласно эксплуатационной документации спектроанализатора БПФ-2М спектральный анализ выходного сигнала сейсмоприемника. Записать в протокол значения Lj не менее 4-х гармоник выходных сигналов.

Примечание - Рекомендуется заносить значения гармоник соотношение сигнал/шум которых не менее 6 дБ.

• 6.9.13  Повторить испытание, воспроизводя виброускорение частотой (12 ±2) Гц с таким значением, при котором выходной сигнал сейсмоприемника составит (5 ± 0,1) В.

  6.9.14 Коэффициент нелинейных искажений сейсмоприемника определяется аналогично

  п. 6.9.7.

• 6.9.15 Результаты измерений и расчетов занести в протокол.

• 6.9.16  Значения коэффициента нелинейных искажений должно быть не более 1 % для испытаний по пунктам 6.9.1-6.9.8 и не более 0,05 % для испытаний по пунктам 6.9.9-6.9.15.

Примечание - Если значение КНИ сейсмоприемника при испытаниях по п.6.9.11 в два и более раз больше чем КНИ воспроизводимого виброускорения в формуляре может быть приведено численное значение КНИ сейсмоприемника.

• 6.10 Определение относительного коэффициента поперечного преобразования

Метод 1 (для однокомпонентного сейсмоприемника)

• 6.10.1 Установить сейсмоприемник на вибратор поверочной виброустановки так, чтобы измерительная ось сейсмоприемника совпадала с направлением колебаний вибратора.

• 6.10.2 Воспроизвести на частоте 20 Гц виброускорение от 0,5 до 3 м-с'². Измерить на выходе сейсмоприемника значение напряжения Пв.

• 6.10.3 Установить сейсмоприемник на вибратор поверочной виброустановки при помощи специального переходника так, чтобы измерительная ось сейсмоприемника была перпендикулярна к направлению колебаний вибратора.

• 6.10.4 Воспроизведя тоже значение виброускорения (в пределах погрешности воспроизведения виброускорения), что и в п. 0 измерить на выходе испытуемого сейсмоприемника значения напряжений U; при положениях сейсмоприемника, соответствующих его повороту вокруг измерительной оси на угол i = 0°, 30°, 60°, 90°, 120°, 150°, 180°, 210°, 240°, 270°, 300°, 330°.

• 6.10.5 Значение относительного коэффициента поперечного преобразования сейсмоприемника вычислить по формуле:

  
  
  

  (Ю)

где Uj _max - максимальное значение выходного напряжения сейсмоприемника в поперечном направлении, В.

• 6.10.6 Результаты измерений и расчетов заносятся в протокол.

Метод 2 (для трехкомпонентного сейсмоприемника)

• 6.10.7  Установить сейсмоприемник на вибратор эталонной виброустановки так, чтобы измерительная ось (ось Z) сейсмоприемника совпала с направлением колебаний вибратора.

• 6.10.8 Воспроизвести на частоте 20 Гц виброускорение от 0,5 до 3 м-с'².

• 6.10.9  Измерить выходное напряжение сейсмоприемника. Для трехкомпонентного сейсмоприемника выходное напряжение для всех компонент (каналов) X, Y и Z.

• 6.10.10 Повторить действия по пунктам с 6.10.7 по 6.10.9 устанавливая сейсмоприемник по направлению колебаний вибратора каналами Y и X, воспроизводя тоже значение виброускорения (в пределах погрешности воспроизведения виброускорения), что и в пункте 6.10.8.

• 6.10.11  Относительный коэффициент поперечного преобразования для канала Z сейсмоприемника в процентах вычислить по формуле:

/у² +TJ²

К_оп =             -100,                           (11)

U Z

где Uzx, Uzy - значение выходного напряжения канала Z, когда по оси вибратора направлена ось X и Y сейсмоприемника, соответственно;

Uz - значение выходного напряжения канала Z, когда по оси вибратора направлена измерительная ось Z сейсмоприемника.

• 6.10.12 Произвести расчет относительного коэффициента поперечного преобразования для каналов X и Y по аналогии пункта 6.10.11.

• 6.10.13 Результаты измерений и расчетов занести в протокол.

• 6.10.14  Сейсмоприемник признается выдержавшим испытание, если полученное значение относительного коэффициента поперечного преобразования не более 5%.

• 6.11 Проверка максимально измеряемого виброускорения

  • 6.11.1 Установить сейсмоприемник на вибратор эталонной виброустановки.

  • 6.11.2 Воспроизвести на частоте 10 или 20 Гц виброускорение значением от 5,0 до 5,2 м/с², при этом выбирается частота на которой КНИ воспроизводимого виброускорения не более 0,5 %.

  • 6.11.3 Определить КНИ сейсмоприемника как при испытаниях по пункту 6.9 методом 2 и основную относительную погрешность как при испытаниях по пункту 6.6.

  • 6.11.4 Результаты измерений и расчетов занести в протокол.

  • 6.11.5 Полученное значение КНИ сейсмоприемника должно быть не более 1 %, и значение основной погрешности не более ± 4 %, в противном случае сейсмоприемник признают непригодным к эксплуатации.

• 6.12 Проверка встроенного интегратора

  • 6.12.1 Определение постоянной времени интегрирования встроенного интегратора

    • 6.12.1.1  Установить сейсмоприемник на виброразвязанный фундамент, например, на фундамент виброустановки. Подать на сейсмоприемник напряжение питания и выждать не менее пяти минут.

    • 6.12.1.2 Подать на "Калибровочный вход" сейсмоприемника с генератора ГЗ-122 сигнал частотой fo=2O Гц и амплитудой, при которой выходное напряжение сейсмоприемника (выход по ускорению) Ua составит (3 ± 0,5) В.

    • 6.12.1.3 Измерить выходное напряжение на выходе интегратора Uy.

    • 6.12.1.4 Вычислить значение постоянной времени интегрирования то по формуле

    • 6.12.1.5 Результаты измерений и расчетов занести в протокол.

    • 6.12.1.6 Сейсмоприемник признается выдержавшим испытание, если полученное значение постоянной времени интегрирования отличается от номинального (или определенного заказчиком) не более чем на 20 %.

    • 6.12.1.7  При положительных результатах испытания, значение постоянной времени интегрирования занести в формуляр или указать в свидетельстве о поверке.

  • 6.12.2 Проверка отклонения амплитудно-частотной характеристики встроенного интегратора от идеализированной

    • 6.12.2.1 Повторить испытание по п. 6.12.1 для значения частоты f=0,25 Гц получив значение постоянной времени интегрирования т.

    • 6.12.2.2 Вычислить отклонение АЧХ встроенного интегратора от идеализированной у _и в дБ, по формуле:

      У и = ²⁰ lg
      

      (13)

      

• 6.12.2.3 Результаты измерений и расчетов занести в протокол.

• 6.12.2.4 Сейсмоприемник признается выдержавшим испытание, если полученное значение у_и не более 1 дБ.

• 6.13 Определение стабильности коэффициента преобразования за межповерочный интервал.

  • 6.13.1 При периодической поверке повторить пп.6.5.1-6.5.11.

  • 6.13.2 Сравнить значение коэффициента преобразования К_о с коэффициентом преобразования, занесенным в формуляр сейсмоприемника при предыдущей поверке.

  • 6.13.3  Изменение коэффициента преобразования К_о за межповерочный интервал (долговременная стабильность) не должно превышать 1 дБ.

• 6.14 Определение резонансной и антирезонансной частот.

  • 6.14.1 Подать на сейсмоприемник напряжение питания и выждать не менее пяти минут.

  • 6.14.2 Подать на калибровочный вход сейсмоприемника с генератора ГЗ-122 сигнал частотой 500 Гц и амплитудой 0,5 В.

  • 6.14.3 Варьируя частоту в диапазоне (500 - 1500) Гц при неизменной амплитуде 0,5 В, найти резонансную f_p и антирезонансную f_a частоты, при которых напряжение на выходе сейсмоприемника достигает максимального U_Max и минимального U_min значений соответственно.

Значения частот должны удовлетворять неравенству f_a>f_p>l,2 кГц.

При несоблюдении данного условия сейсмоприемник бракуется.

Результаты измерений занести в протокол

• 6.15 Определение динамического коэффициента Kj электромеханической связи (КЭМС) и механической добротности Q_M на основании измерительной информации, полученной в п.6.14.

Рассчитать Kj и Q_M по формулам:

шах _|

и_тт

max

Значения K_dH Q_M должны удовлетворять неравенствам Kd>0,25,  Q_M>30.

При несоблюдении данных условий сейсмоприемник бракуется.

• 6.16 Определение поправочного коэффициента. Поправочный коэффициент А рассчитать по формуле:

k,-4n ’

где Ко, В-с²-м^-1- коэффициент преобразованияп по п.6.5;

f_a , кГц - антирезонансная частота по п.7.1;

Ка~ динамический коэффициент электромеханической связи (КЭМС) по п.7.2, N - коэффициент передачи предусилителя по п.6.4.

Значения поправочного коэффициента А занести в формуляр.

• 7 Проведение периодической поверки сейсмоприемников А17 без демонтажа с объекта эксплуатации

  • 7.1 Определение резонансной и антирезонансной частот.

Определяется методике п.6.14.

• 7.2  Определение динамического коэффициента K_d электромеханической связи (КЭМС) и механической добротности Q_M на основании измерительной информации, полученной в п.7.1.

Определяется по методике п.6.15.

• 7.3 Определение коэффициента преобразования сейсмоприемника .

Коэффициент преобразования сейсмоприемника К_о рассчитать по формуле:

(17)

где А - поправочный коэффициент (из формуляра),

K_d— динамический коэффициент электромеханической связи (КЭМС) по п.7.2,

N - коэффициент передачи предусилителя по п.6.4, f_a , кГц - антирезонансная частота по п.7.1.

7. 4 Значение коэффициента преобразования занести в формуляр сейсмоприемника.

7.5 Определение стабильности коэффициента преобразования за межповерочный интервал.

• 7.5.1 Сравнить значение коэффициента преобразования К_о с коэффициентом преобразования, занесенным в формуляр сейсмоприемника при предыдущей поверке.

• 7.5.2  Изменение коэффициента преобразования К_о за межповерочный интервал (долговременная стабильность) не должно превышать 1 дБ.

8 Оформление результатов поверки

• 8.1   Результаты измерений, обработки и расчета погрешностей занести в протокол, составленный в произвольной форме.

• 8.2 В случае положительных результатов поверки оформляют свидетельство о поверке по форме Приложения 1 к правилам ПР50.2.006-94.

• 8.3   В случае отрицательных результатов поверки, оформляют протокол с указанием полученных результатов, определяют и устраняют причины отрицательных результатов и повторяют поверку.

Методику поверки разработал старший научный сотрудник НИК-2 ФГУП «ВНИИФТРИ»

Приложение А

Основные технические характеристики рекомендуемых средств измерений

Таблица А. 1

Продолжение таблицы А. 1

Приложение Б

Вычисление неопределенности измерения значения коэффициента преобразования

Б.1 Расширенную неопределенность измерения коэффициента преобразования при коэффициенте охвата равным 2 вычисляют по формуле:

где U_A - стандартная неопределенность по типу А;

U_в - стандартная неопределенность по типу В.

Б.2 Стандартная неопределенность по типу А вычисляется по формуле 1 ^п'

где Xj = ^xiq ' среднее арифметическое значения результатов i-й входной величины.

Б.З Стандартная неопределенность по типу В вычисляется по формуле:

( 2 2 2 2 2 2

^ив,э ^{+ и}в,экг ^{+ и}в,эп ^{+ и}в,эш + ^ив,эт ^{+ и}В,ЭИТ ⁺

(3)

где U_{B э} - стандартная неопределенность эталонного средства измерений (лазерного интерферометра или акселерометра);

UВ ЭКГ ' стандартная неопределенность обусловленная нелинейными искажениями сигнала эталонного средства измерений;

и_вэп - стандартная неопределенность обусловленная наличием поперечной чувствительностью эталонного средства измерений и наличием поперечных и ротационных ускорений.

UВ ЭШ ' стандартная неопределенность обусловленная воздействием фоновых и акустических шумов на эталонное средство измерений;

Uв эт ‘ стандартная неопределенность обусловленная влиянием температуры окружающей среды на эталонное средство измерений;

WВ эит ‘ стандартная неопределенность измерительного тракта эталонного средства измерений при использовании дополнительного усилителя (фильтра);

U в эв ' стандартная неопределенность измерения выходного напряжения эталонного средства измерений;

Uв кг ‘ стандартная неопределенность обусловленная нелинейными искажениями сигнала сейсмоприемника;

Uв п " стандартная неопределенность обусловленная наличием поперечной чувствительностью сейсмоприемника и наличием поперечных и ротационных ускорений.

U в ш ■ стандартная неопределенность обусловленная воздействием фоновых и акустических шумов на сейсмоприемник;

U_{в т} - стандартная неопределенность обусловленная влиянием температуры окружающей среды на сейсмоприемник;

Uв ит " стандартная неопределенность измерительного тракта сейсмоприемника при использовании дополнительного усилителя (фильтра);

U_в в - стандартная неопределенность измерения выходного напряжения сейсмоприемника. Примечания

• 1) Стандартные неопределенности и_в^п, ^иБЭТ' ^ивэит- ^ивэв исключаются при использовании в качестве эталонного средства измерений лазерного измерителя вибрации.

• 2) Некоторые стандартные неопределенности в (16) не учтены ввиду их малости по сравнению с другими составляющими.

Б.3.1 Стандартная неопределенность эталонного средства измерений вычисляется по формуле:

где 0₃ - расширенная неопределенность градуировки эталонного акселерометра на базовой частоте и амплитуде (берется из паспорта поверочной виброустановки или сертификата о калибровке акселерометра) или, при использовании ЛИВ, относительная погрешность измерения виброперемещения (берется из паспорта ЛИВ), в процентах.

Б.3.2 Стандартная неопределенность обусловленная нелинейными искажениями сигнала эталонного средства измерений вычисляется по формуле:

где К_зг - коэффициент нелинейных искажений (коэффициент гармоник) сигнала эталонного акселерометра (по результатам измерений) или, при использовании ЛИВ, коэффициент гармоник воспроизводимого перемещения (из паспорта виброустановки), в процентах.

Б.3.3 Стандартная неопределенность обусловленная наличием поперечной чувствительностью эталонного акселерометра и наличием поперечных и ротационных ускорений вычисляется по формуле:

где К зон " наибольшее значение относительного коэффициента поперечного преобразования эталонного акселерометра, в процентах;

К_пл - значение относительного коэффициента поперечных колебаний (берется из паспорта

виброустановки или определяется по результатам измерений), в процентах.

Б.3.4 Стандартная неопределенность обусловленная наличием фоновых и акустических шумов вычисляется по формуле:

^ЭШ

^иэ

^ив,эш ~    ~

где U_эш - выходное напряжение эталонного акселерометра в отсутствии сигнала возбуждения, В;

U_э - выходное напряжение эталонного акселерометра при наличии сигнала возбуждения (при воспроизведении виброускорения), В;

Б.3.5 Стандартная неопределенность обусловленная влиянием температуры окружающей среды на эталонный акселерометр вычисляется по формуле:

где 0_эт - дополнительная погрешность эталонного акселерометра, в процентах, вызванная

изменением температуры окружающей среды (берется из паспорта эталонного акселерометра);

Т - температуры окружающей среды в лабораторном помещении при проведении поверки, °о

Б.3.6 Стандартная неопределенность измерительного тракта эталонного акселерометра при использовании дополнительного усилителя (фильтра) вычисляется по формуле:

_ ®эит

где 0эит - граница основной относительной погрешности измерительного тракта эталонного

акселерометра при использовании дополнительного усилителя (фильтра), в процентах;

Б.3.7 Стандартная неопределенность измерения выходного напряжения эталонного акселерометра вычисляется по формуле:

где - граница основной относительной погрешности вольтметра, в процентах.

Б.3.8 Стандартная неопределенность обусловленная нелинейными искажениями сигнала сейсмоприемника вычисляется по формуле:

где К_г - коэффициент нелинейных искажений (коэффициент гармоник) сигнала сейсмоприемника, в процентах.

Б.3.9 Стандартная неопределенность обусловленная наличием поперечной чувствительностью сейсмоприемника и наличием поперечных и ротационных ускорений вычисляется по формуле:

77 —КогГ К ПА

где К_оп - наибольшее значение относительного коэффициента поперечного преобразования сейсмоприемника (берется из формуляра сейсмоприемника или определяется по результатам измерений), в процентах;

К_пл - значение относительного коэффициента поперечных колебаний (берется из паспорта виброустановки или определяется по результатам измерений), в процентах;

Б.3.10 Стандартная неопределенность обусловленная наличием обусловленная наличием фоновых и акустических шумов вычисляется по формуле:

и_ш/

^ив,ш ⁼       ’                      (12)

где U_ш - выходное напряжение сейсмоприемника в отсутствии сигнала возбуждения, В;

U - выходное напряжение сейсмоприемника при наличии сигнала возбуждения (при воспроизведении виброускорения), В;

Б.3.11 Стандартная неопределенность обусловленная наличием обусловленная влиянием температуры окружающей среды на сейсмоприемник вычисляется по формуле:

где З_т - дополнительная погрешность сейсмоприемника, в процентах, вызванная изменением температуры окружающей среды (берется из формуляра сейсмоприемника);

Т - температуры окружающей среды в лабораторном помещении при проведении поверки,

Б.3.12 Стандартная неопределенность измерительного тракта сейсмоприемника использовании дополнительного усилителя (фильтра) вычисляется по формуле:

где З_ит - граница основной относительной погрешности измерительного тракта

сейсмоприемника при использовании дополнительного усилителя (фильтра), в процентах;

Б.3.13 Стандартная неопределенность измерения выходного напряжения сейсмоприемника вычисляется по формуле:

где З_в - граница основной относительной погрешности вольтметра, в процентах.

Б.4 Пример вычисления расширенной неопределенности измерения коэффициента преобразования при коэффициенте охвата равным 2

Б.4.1 При измерениях на поверочной виброустановке с применением эталонного акселерометра получены значения коэффициента преобразования сейсмоприемника:

К_о= 1.052; 1.051; 1.054; 1.053; 1.052; 1.052; 1.053; 1.052; 1.052; 1.051 В-с^м’¹.

п = 10;

Среднее значение коэффициента преобразования сейсмоприемника: 1.0522 В-с²-м''.

Б.4.2 Вычисление стандартной неопределенности по типу А вычисленное значение U_A = 2.91 х10'⁴ (0,029 %), U_А = 8.44x10'⁸. Б.4.3 Вычисление стандартной неопределенности по типу В

Uв э ⁼ 0.00289 (расширенная неопределенность градуировки эталонного акселерометра на базовой частоте и амплитуде из паспорта поверочной виброустановки 0_Э =0,5 %);

WВ _ЭКг ⁼ 0.0000003 (коэффициент нелинейных искажений (коэффициент гармоник) сигнала эталонного акселерометра К_эг =0,1 %);

Uв эп = 0.00012 (значение относительного коэффициента поперечного преобразования эталонного акселерометра (из паспорта) К_эоп = 2 %; значение относительного коэффициента поперечных колебаний (из паспорта виброустановки) К_ПА = 1 %);

WВ JUJ = 0.00051 (выходное напряжение эталонного акселерометра в отсутствии сигнала возбуждения U_эш = 0.0009 В; выходное напряжение эталонного акселерометра при наличии сигнала возбуждения U₃ = 1,012 В);

эт ⁼ 0.00087 (дополнительная погрешность эталонного акселерометра вызванная изменением температуры окружающей среды 0_эт = 0,05 %/°С; температура окружающей среды в лабораторном помещении при проведении измерений Т =23 °C);

WВ эит = 0 (дополнительные усилители, фильтры не использовались);

Uв эв ~ 0.0023 (граница основной относительной погрешности вольтметра при значении измеряемого напряжения 1,012 В на пределе 1 В на частоте 20 Гц 0_Эв ~ 0.399 %);

U_B КГ ⁼ 0.0000012 (коэффициент нелинейных искажений (коэффициент гармоник) сигнала сейсмоприемника Ку-=0,2%);

Uв _п ⁼ 0.00029 (значение относительного коэффициента поперечного преобразования сейсмоприемника (из формуляра сейсмоприемника) К_оп = 5 %; значение относительного коэффициента поперечных колебаний на частоте 20 Гц (из паспорта виброустановки) К_пл = 1 %);

Uв ги = 0.00017 (выходное напряжение сейсмоприемника в отсутствии сигнала возбуждения UnJ =0.00031 В; выходное напряжение сейсмоприемника при наличии сигнала возбуждения U₃ = 1,064 В);

U_{в т} = 0.00173 (дополнительная погрешность сейсмоприемника вызванная изменением температуры окружающей среды З_т =0,1 %/°С; температура окружающей среды в лабораторном помещении при проведении измерений Т = 23 °C);

U_B ИТ ⁼ 0 (дополнительные усилители или фильтры не использовались);

Uв в ⁼ 0.00227 (граница основной относительной погрешности вольтметра при значении измеряемого напряжения 1,064 В на пределе 1 В на частоте 20 Гц О_в = 0.394 %);

Вычисленное значение U_B = 0.00479 (0,479 %),     = 2.29Е-05.

Б.4.3 Вычисленное значение расширенной неопределенности измерения коэффициента преобразования:

U = 0.0096 (0,96 %).

25