Методика поверки «Пиранометры СМР6 и СМР21» (МП № 02-2011)

УТВЕРЖДАЮ

Руководитель ГЦИ СИ -Заместитель директора \ФГУН «ВНИИОФИ» V /■"'   Н.П. Муравская

ГЗ 2011 г.

Государственная система обеспечения единства измерений

ФГУП «ВНИИОФИ», г. Москва

СОГЛАСОВАНО

Главный метролог

ФП^П/ВИЙИОФИ»

Aw iw_____В.П. Кузнецов

« ZG>          _________2011 г.

Москва - 2011 г.

Настоящая методика поверки распространяется на пиранометры СМР6 и СМР21 производства компании «Kipp&Zonen B.V.», Голландия (далее по тексту -пиранометры) с диапазоном измерения энергетической освещённости солнечным излучением от 0,01 до 1,6 кВт/м² в спектральном диапазоне от 0,31 до 2,8 мкм и определяет методы и средства первичной и периодической поверки.

Межповерочный интервал - 1 год.

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

Таблица 1

• 1.2. При получении отрицательных результатов при проведении хотя бы одной операции поверка прекращается.

• 2.1 При проведении первичной и периодической поверок должны быть использованы средства, указанные в таблице 2

Таблица 2

• 2.2 Средства измерений, указанные в таблице 2, должны быть поверены в установленном порядке. Допускается применение других средств поверки по метрологическим характеристикам не уступающих указанным в п.2.1 настоящей методики.

• 3.1 Проведение поверки в естественных условиях по Солнцу следует выполнять при соблюдении следующих требований:

высота Солнца над горизонтом, ...°, не менее

температура окружающего воздуха, °C........................10...35

атмосферное давление, кПа.......................................70-105

относительная влажность, %, не более

скорость ветра, м/с, не более

напряжение сети переменного тока, В...........................(220±22)

с частотой, Гц..........................(50±5)

• 3.2 При проведении поверки в лабораторных условиях должны соблюдаться следующие условия::

• - температура окружающего воздуха, °C

  20±5;

  65±15;

  96-104;

  220 ±10%;

  50 ±0,5

• -  относительная влажность, %

• -  атмосферное давление, кПа

• -  напряжение сети переменного тока, В с частотой, Гц

• 4.1 Система электрического питания приборов должна быть защищена от колебаний и пиков сетевого напряжения, искровые генераторы не должны устанавливаться вблизи приборов.

• 4.2. При выполнении измерений должны соблюдаться требования, указанные в «Правилах техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», утвержденных Госэнергонадзором, а также требования инструкции по эксплуатации спектрофотометров.

• 5.1 К работе с установкой допускается персонал, аттестованный в качестве поверителя (согласно ПР 50.2.012), изучивший правила работы со спектрофотометрами и настоящую методику поверки.

• 6.1 Подготовка к поверке в естественных условия.

Место, выбранное для поверки, должно иметь открытый горизонт или его закрытость не должна превышать 4° в точках, где может быть Солнце. Необходимо избегать соседства с источниками местного помутнения атмосферы ( трубами и пыльными дорогами, аэродромами).

Солнечное излучение во время сличений должно быть устойчивым. Не должно быть следов облаков на диске Солнца и в пределах угла 5° в любом направлении от центра диска Солнца.

• 6.1.1  Перед проведением поверки по Солнцу должны быть выполнены подготовительные работы:

• 1) измерительные приборы и термометр должны быть затенены экранами от прямой солнечной радиации,

• 2) поверяемый и эталонный приборы должны быть вынесены на место поверки не менее чем за 30 минут до начала сличений.

• 6.2 При проведении поверки в лабораторных условиях используемая для работы установка ПО-4 должна быть юстирована и иметь свидетельство о поверке. Лампа установки и измерительные приборы должны быть включены не менее чем за 30 минут до начала работы.

• 7.1 Внешний осмотр.

При внешнем осмотре требуется установить соответствие пиранометра следующим требованиям:

• 7.1.1 отсутствие видимых механических повреждений;

• 7.1.2 отсутствие загрязнений и царапин на приёмной поверхности пиранометра;

• 7.1.3 отсутствие повреждений кабелей и разъёмов;

• 7.1.4 четкость и хорошая различимость маркировок на корпусе пиранометра;

• 7.1.5 полусферические стеклянные колпаки не должны иметь пузырьков, трещин, царапин, тёмных пятен и свилей.

• 7.2 Опробование

  • 7.2.1 Для опробования пиранометра его необходимо подсоединить к измерительному прибору и убедиться в наличии показаний измерительного прибора при освещении пиранометра рассеянным излучением.

• 7.3 Определение метрологических характеристик

  • 7.3.1 Определение коэффициента преобразования при нормальном падении радиации в естественных условиях

В естественных условиях по Солнцу коэффициент преобразования пиранометра определяют путём сличения его показаний с показаниями эталонного актинометра.

В этом случае измерения выполняют в следующем порядке:

• 7.3.1.1 Устанавливают поверяемый пиранометр в трубе ПО-11 так, чтобы центральный угол пиранометра равнялся углу зрения эталонного актинометра, т.е 10¹’.

Эталонный актинометр и трубу с пиранометром нацеливают на Солнце, снимают с них крышки и выдерживают нацеленными не менее 2 мин. Измеряют температуру воздуха t °C.

• 7.3.1.2 Подключают поверяемый пиранометр и актинометр к соответствующим измерительным приборам, все отсчёты по которым выполняют с точностью до 0,01 мВ. Закрывают актинометр и трубу крышками и через 2 мин отсчитывают значения места нуля пиранометра п, и актинометра по.

• 7.3.1.3 Снимают крышки с трубы и актинометра, нацеливают на Солнце и через 2 мин снимают 10 пар синхронных показаний пиранометра U_n, и актинометра U₃j, корректируя нацеливание через каждые 2 пары синхронных отсчётов.

• 7.3.1.4  Вычисляют значение коэффициента преобразования пиранометра при температуре воздуха по формуле

K_t = K,_t (U_n - n) / (U₃ -no),                        (1)

где K,_t - значение коэффициента преобразования эталонного актинометра, соответствующее температуре воздуха t°, (мВ /кВт м ’²);

О_п; О_э - средние значения отсчетов при освещении поверяемого пиранометра и эталонного актинометра соответственно, мВ.

п - место нуля пиранометра, мВ.

п о- место нуля эталонного актинометра, мВ.

• 7.3.2 Определение коэффициента преобразования при нормальном падении радиации.

Коэффициент преобразования пиранометра в естественных условиях допускается определять без использования трубы ПО-11 путём сличения показаний горизонтально установленного пиранометра с показаниями эталонного актинометра методом солнце-тень.

Измерения надлежит выполнять в следующем порядке:

• 7.3.2.1 Установленный горизонтально поверяемый пиранометр и эталонный актинометр подключают к измерительным приборам (вольтметрам). Нацеленный на Солнце актинометр и пиранометр выдерживают освещёнными не менее 2 минут. Измеряют и записывают температуру воздуха t°C.

• 7.3.2.2 Закрывают актинометр крышкой, а пиранометр затеняют круглым экраном, обеспечивающим затенение в центральном угле 10°. Через 1 минуту отсчитывают место нуля актинометра п₀ и первое показание затенённого пиранометра U_T], Отводят теневой экран пиранометра и поправляют нацеливание актинометра.

• 7.3.2.3 Выждав 1 минуту, отсчитывают синхронно и записывают первые показания вольтметров при освещённых эталонном актинометре U₃i и пиранометре U_mi. Записывают также время, когда были выполнены эти отсчёты. Это время считается началом серии измерений.

Затеняют пиранометр и через 1 минуту записывают второе показание вольтметра при затенённом пиранометре U_T2.

Отводят теневой экран и через 1 минуту производят синхронные отсчёты по освещённым актинометру U,2 и пиранометру U_m2-

Повторяют эту процедуру до выполнения 10 синхронных отсчётов по освещённым приборам и 11 отсчётов по затенённому пиранометру. При этом актинометр нацеливают перед каждым отсчётом.

По окончании серии измерений актинометр и пиранометр закрывают крышками и через 2 минуты записывают место нуля актинометра. Записывают также время, когда был выполнен последний отсчёт по затенённому пиранометру. Это время считается концом серии измерений.

• 7.3.2.4  Вычисляют значение коэффициента преобразования пиранометра при нормальном падении излучения Солнца по формуле

K_t = K,_t U_n/( U₃-n₀) sin h°,

Где:     K₃t - значение коэффициента преобразования эталонного актинометра,

соответствующее температуре воздуха t°, (мВ /кВт м '²),

U_n - среднее из десяти U_nj = U_mj - U_Tj

U_TI - среднее из двух соседних показаний затенённого пиранометра, мВ

U_mi - показание вольтметра при освещённом пиранометре, отсчитанное между двумя соседними теневыми отсчётами U_Ti, мВ

й_э - среднее из десяти отсчётов при освещении эталонного актинометра, мВ,

п₀ - среднее из двух значений место нуля эталонного актинометра. мВ, h° - высота Солнца, рассчитанная по времени середины серии измерений.

• 7.3.3 Коэффициент преобразования пиранометра определяют в лабораторных условиях на установке ПОЛ путём сличения его показаний с показаниями эталонного пиранометра аналогичного типа при нормальном падении радиации. В этом случае измерения проводят следующим образом:

  • 7.3.3.1 Включают лампу, устанавливают на ней напряжение, обеспечивающее в плоскости измерений энергетическую освещенность не ниже 0,4 кВт/м² и выдерживают не менее 30 мин для прогрева лампы. До конца поверки напряжение на лампе поддерживают постоянным с погрешностью не более ±0,2 В;

  • 7.3.3.2 Устанавливают эталонный пиранометр нормально к направлению светового потока, подключают его к измерительному прибору, все отсчёты по которому в дальнейшем необходимо выполнять с точностью до 0,01 мВ, и выдерживают освещенным не менее 2 мин, затеняют экраном и через 2 мин снимают отсчет п₀ при затененном пиранометре;

  • 7.3.3.3 Убирают экран и не менее, чем через 2 мин, снимают три отсчета U,i, из которых вычисляют среднее значение О_э сигнала эталонного пиранометра;

  • 7.3.3.4 Снимают эталонный пиранометр, устанавливают поверяемый пиранометр перпендикулярно оптической оси установки таким образом, чтобы центр его приемной поверхности располагался в той же точке пространства, что и эталонного и подключают его к цифровому вольтметру;

  • 7.3.3.5 Поверяемый пиранометр выдерживают освещенным не менее 2 мин, затеняют и через 2 мин снимают отсчет п.

  • 7.3.3.6 Убирают затеняющий экран и не менее чем через 2 мин, снимают 10 отсчетов U_ni, из которых вычисляют среднее значение U_n;

  • 7.3.3.7 Вычисляют значение коэффициента преобразования К, пиранометра по формуле

К=К_Э (й„-п)/(й_э-п₀),

где, К_э- значение коэффициента преобразования эталонного пиранометра, (мВ/кВт

U_n; U₃ - средние значения отсчетов при освещении поверяемого и эталонного пиранометров соответственно, мВ;

п ; п₀ - отсчеты при затенении поверяемого и эталонного пиранометров соответственно, мВ

7.3.4. Пиранометр считается прошедшим поверку, если полученные по п.п. 7.3.1.4; 7.3.2.4; 7.3.3.7 значения коэффициентов преобразования не ниже 7 (мВ /кВт м ”²).

7.3.5 Величину случайной погрешности результата определения коэффициента преобразования в процентах оценивают по среднему квадратическому отклонению (СКО) результата, определённого по формуле

Значение S оценивают по данным ряда измерений, выполненных по п.п. 7.3.1.3,

• 7.3.2.3 , 7.3.3.6.

п - число измерений

Значение So не должно превышать 0,3%.

• 7.4 Предел допускаемой относительной погрешности результата измерения пиранометром в соответствии с ГОСТ 8.195-89 и ГОСТ 8.207-76 не превышает 11%, если поверяемый пиранометр прошел поверку по пункту 7.3 настоящей методики.

• 8.1 Положительные результаты первичной и периодической поверки оформляют выдачей свидетельства о поверке по ПР 50.2.006-94.

• 8.2   При отрицательных результатах пиранометр к дальнейшему применению не допускают и выдают извещение о непригодности с указанием причин по ПР 50.2.006-94.

Заместитель начальника отделения

ФОРМА ПРОТОКОЛА

Протокол поверки

№

Дата поверки

Наименование (тип) поверяемого СИ:

заводской номер:

принадлежащее:

методика поверки:

вид поверки (первичная, периодическая):

внешний осмотр:

эталонные СИ:

измерительные приборы

Определение коэффициента преобразования при нормальном падении радиации и случайной погрешности результата определения коэффициента преобразования:

Заключение о пригодности _______________________________________________

годен, негоден, в последнем случае указывают причину негодности

Поверитель________________________

Подпись

ФОРМА СВИДЕТЕЛЬСТВА О ПОВЕРКЕ

Наименование органа Государственной метрологической службы, юридического лица СВИДЕТЕЛЬСТВО

О ПОВЕРКЕ

№____

Действительно до

’’         ”                     р

Средство измерений_____________________________________________________

Наименование, тип

Серия и номер клейма предыдущей поверки (если такие серия и номер имеются)

заводской номер________________________________________________________

принадлежащее___________________________________________________

поверено и на основании результатов периодической поверки

признано пригодным к применению

Поверительное клеймо

должность руководителя подразделения

Поверитель

МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Коэффициент преобразования при

нормальном падении радиации К. мВ/кВт м'²................................

Случайная погрешность результата

определения К So, %           ..............................................

Предел допускаемой относительной погрешности результата измерения, %........................................................