Методика поверки «ГСИ. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НАПРЯЖЕННОСТИ ИМПУЛЬСНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ИП-НК» (МП 007.М12-19)

УТВЕРЖДАЮ

Заместитель директора по инновациям

«ВНИИОФИ»

_______И.С. Филимонов

_______________2019 г.

Государственная система обеспечения единства измерений

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НАПРЯЖЕННОСТИ ИМПУЛЬСНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ

ИП-НК

МЕТОДИКА ПОВЕРКИ

МП 007.М12-19

Главный метролог

Москва 2019

Настоящая методика поверки распространяется на преобразователи напряженности импульсного магнитного поля измерительные ИП-НК (далее по тексту - преобразователи) и устанавливает методы и средства первичной и периодической поверок.

Преобразователи предназначены для преобразования амплитудно-временных параметров импульсов напряженности магнитного поля (импульсной составляющей электромагнитной ТЕМ-волны) с длительностью фронта в наносекундном и субнаносекундном диапазоне, включая сверхкороткие электромагнитные импульсы, в электрические сигналы, доступные для осциллографической регистрации.

Интервал между поверками - 1 год.

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

Таблица 1 - Операции первичной и периодической поверок

• 2.2 При получении отрицательных результатов при проведении любой операции поверка прекращается.

• 2.3 Поверку средств измерений осуществляют аккредитованные в установленном порядке в области обеспечения единства измерений юридические лица и индивидуальные предприниматели.

• 2.4 Не предусмотрена возможность проведения поверки отдельных измерительных каналов и (или) отдельных автономных блоков из состава средства измерений для меньшего числа измеряемых величин или на меньшем числе поддиапазонов измерений.

• 3.1 При проведении первичной и периодической поверок применяются средства измерений, указанные в таблице 2.

Таблица 2 - Средства для проведения первичной и периодической поверок

• 1 пс/дел до 100 с/дел; пределы допускаемой относительной погрешности установки коэффициентов отклонения

• 2 %; входное сопротивление 50 Ом

  5 Измеритель параметров микроклимата «Метеоскоп» (регистрационный номер 32014-06)

Диапазон измеряемой температуры воздуха от минус 10 до плюс 50 °C, пределы допускаемого значения основной абсолютной погрешности измерений температуры ± 0,2 °C, диапазон измеряемой относительной влажности от 30 до 98 %, пределы допускаемого значения основной абсолютной погрешности измерений относительной влажности ± 3 %, диапазон измеряемого давления воздуха от 80 до 110 кПа, пределы допускаемого значения основной абсолютной погрешности измерений давления ±0,13 кПа       

• 3.2 Допускается применение других средств поверки, не приведенных в таблице 2, но обеспечивающих определение (контроль) метрологических характеристик поверяемого средства измерений с требуемой точностью.

• 3.3 Средства измерений, указанные в таблице 2, должны быть поверены и аттестованы в установленном порядке.

• 4.1 К проведению поверки допускаются лица, изучившие настоящую методику поверки и руководства по эксплуатации на преобразователи и средства поверки, имеющие квалификационную группу не ниже III в соответствии с правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок, указанных в приложении к приказу Министерства труда и социальной защиты РФ от 24.07.13 № 328Н, прошедшие обучение на право проведения поверки по требуемому виду измерений.

• 5.1 Перед началом поверки необходимо изучить руководство по эксплуатации преобразователей и настоящую методику поверки.

• 5.2 При проведении поверки следует соблюдать требования, установленные правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок, указанных в приложении к приказу Министерства труда и социальной защиты РФ от 24.07.2013 № 328Н. Оборудование, применяемое при поверке, должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.003-91. Воздух рабочей зоны должен соответствовать ГОСТ 12.1.005-88 при температуре помещения, соответствующей условиям для легких физических работ.

• 5.3 Система электрического питания приборов должна быть защищена от колебаний и пиков сетевого напряжения.

• 5.4 При выполнении измерений должны соблюдаться требования, указанные в руководстве по эксплуатации преобразователей.

• 5.5 Помещение, в котором проводится поверка, должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004-91 и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83.

6 УСЛОВИЯ ПОВЕРКИ

6,1 При проведении поверки соблюдают следующие условия:

• 6.2 Помещение, где проводится поверка, должно быть чистым и сухим, свободным от пыли, паров кислот и щелочей.

• 6.3 В помещении, где проводится поверка, должны отсутствовать механические виб

рации, а также постоянные и переменные электрические и магнитные поля, которые могут привести к искажению результатов измерений.

• 7.1 Проверьте наличие средств поверки по таблице 2, укомплектованность их документацией и необходимыми элементами соединений.

• 7.2  Используемые средства поверки разместите, заземлите и соедините в соответствии с требованиями их технической документации.

• 7.3 Подготовку, соединение, включение и прогрев преобразователей и средств поверки, регистрацию показаний и другие работы по поверке произведите в соответствии с документацией на указанные средства.

• 8 ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ

• 8.1.1 Проверяют комплектность преобразователя.

Комплектность преобразователя должна соответствовать таблице 3.

Таблица 3 - Комплектность преобразователей

8.1.2 Проверяют преобразователь на отсутствие механических повреждений и ослаблений элементов конструкции.

• 8.2.1 При опробовании преобразователя оценивают отклонение значения коэффициента преобразования от паспортного значения с целью выявления внутренних скрытых дефектов (нарушение целостности сборки), возникших при транспортировании или эксплуатации, препятствующих дальнейшей эксплуатации преобразователя.

• 8.2.2 Помещают первичный измерительный преобразователь ПИП из состава ИП-НК (см. рисунок 1) в центр рабочей зоны №2 с межэлектродным зазором d_M = 0,24 м полеобразующей системы ПС-1 из состава Государственного первичного специального эталона единиц напряженностей импульсных электрического и магнитного полей (НИЭМП) с длительностью фронта импульсов в диапазоне 0,1 - 10,0 нс ГЭТ 148-2013 (ГПСЭ 0,1/10,0) в соответствии с нанесенной маркировкой. Соединяют выход ПИП с помощью линии связи (ЛС) из состава ИП-НК с входом запоминающего осциллографа Tektronix DPO 71604С.

Государственный первичный специальный эталон единиц напряженностей импульсных электрического и магнитного полей с длительностью фронта импульсов в диапазоне 0,1 - 10,0 нс ГЭТ 148-2013 (ГПСЭ 0,1/10,0)

Рисунок 1 - Схема исследований при определении характеристик ИП-НК с использованием ГЭТ 148-2013 для воспроизведения единиц НИЭМП в диапазоне от 0,1 до 10,0 нс

• 8.2.3 Устанавливают в установке ГПСЭ 0,1/10,0 режим воспроизведения импульсов ступенчатой формы и напряженность магнитного поля в рабочей зоны ПС-1 Нпсь А/м, равной 20 А/м и воспроизводят импульсы электромагнитного поля. Регистрируют с помощью осциллографа Tektronix DPO 71604С импульсы на выходе преобразователя и определяют среднее значение амплитуды импульса напряжения V_CP: В (см. рисунок 2)

  

Рисунок 2 - Эпюра напряжения на выходе преобразователя при определении метрологических характеристик

• 8.2.4 Вычисляют значение коэффициента преобразования К_пр, В^А’^м, преобразователя по формуле

Кпр ~ V_cp/ Нпа                               (1)

• 8.2.5 Преобразователь признается прошедшим операцию поверки, если вычисленное значение коэффициента преобразования отличается от указанного в паспорте значения не более чем на ± 15 %.

• 8.2.6 В случае, если амплитуда паразитных колебаний на вершине регистрируемого импульса превышает ± 15 %, принимают меры к выявлению источников электромагнитных помех и проводят работы по уменьшению их влияния на регистрирующую аппаратуру.

8.3 Определение метрологических характеристик

• 8.3.1.1 Размещают ПИП ИП-НК в рабочей зоне полеобразующей системы «конус над плоскостью» (КПС) из состава Государственного первичного специального эталона единиц напряженностей импульсных электрического и магнитного полей с длительностью фронта импульсов в диапазоне от 10 до 100 пс ГЭТ 178-2016 (ГПСЭ 10/100), таким образом, чтобы ПИП располагался на биссектрисе угла рабочей зоны полеобразующей системы «Конус над плоскостью», образованный электродами конуса на расстоянии порядка 0,4 м от точки ввода (см. рисунок 3). Соединяют выход ПИП с помощью линии связи преобразователя с входом стробоскопического осциллографа Tektronix CSA 8000В. Устанавливают на осциллографе режим усреднения импульсов не менее чем по 100 измерениям.

Гисударсгвенный первичный специальный эталон единиц напряженностей импульсные электрического и магнитного полей с длительностью фронта импульсов

в диапазоне ит 10 ди 100 пс ГЭТ 178-2016 (ГПСЭ 0,1/10,0)

Преобра шпатель ИП-НК

Рисунок 3 - Схема исследований при определении характеристик ИП-НК с использованием ГЭТ 178-2016 для воспроизведения единиц НИЭМП в диапазоне от 10 до 100 пс

• 8.3.1.2 Устанавливают в установке ГПСЭ 10/100 режим воспроизведения импульсов магнитного поля с напряженностью Н«пс, А/м, равной 0,05 А/м, воспроизводят импульсы поля и обеспечивают с помощью осциллографа Tektronix CSA 8000В регистрацию импульсов на выходе преобразователя.

По полученной осциллограмме при помощи маркеров осциллографа на вершине импульса измеряют две величины: Г_П1ах, В - соответствующую максимальному значению амплитуды и K_mi_n, В - соответствующую минимальному значению амплитуды (см. рисунок 2).

• 8.3.1.3 Измерения по п.8.3.1.2 производят п - 10 раз и вычисляют средние арифметические значения И_тах, В и ^_т;_п, В, по формулам

  
  
  

  (2)

  (3)

где И_тах_; - Ле измерение напряжения И_тах, В;

Knin_i - Ле измерение напряжения К_тт В.

• 8.3.1.4 Значение коэффициента преобразования преобразователя ИП-НК, К_пр, В-А’^м, определяют по формуле

  

(4)

• 8.3.1.5 Вычисляют средние квадратические отклонения (CKO) S(V_aiKi\ мВ, и ^^inin )> измерений максимального К_тах, мВ, и минимального K_mi_n, мВ, значений напряжения на выходе преобразователя и получают оценку СКО коэффициента преобразования S(K_np), %, по формулам

  S(K_max) =

  1у (к .-V У

  \ тах_/ max /

  Г

  п(п -1)

  100%

  V max

  (5)

100%

V min

S(^) = #r_mJ² + 5(K_min)² .

• 8.3.1.6 Доверительные границы случайной составляющей погрешности измерений коэффициента преобразования преобразователя ИП-НК (без учета знака), е_к , %, при доверительной вероятности Р = 0.95 и n = 10 находят по формуле

• 8.3.1.7 Преобразователь ИП-НК признается прошедшим операцию поверки, если вычисленное значение коэффициента преобразования находится в диапазоне от 10'⁴до 1 B-A’'-м.

• 8.3.2.1 Доверительные границы случайной составляющей погрешности коэффициента преобразования в предположении о нормальном распределении результатов измерений входящих величин при доверительной вероятности Р=0,95 и числе измерений /7=10 принимают равными значению, полученному в п.8.3.1.6.

• 8.3.2.2 Доверительные границы 0к_пр, %, неисключенной систематической составляющей погрешности коэффициента преобразования при доверительной вероятности Р-0,95 и поправочном коэффициенте к = 1,1 определяют по формуле

  

  + 0² ЭЮ/100 ^'“'Гтах

  

  (9)

где 0гпсэ1О/1ОО - неисключенная систематическая погрешность воспроизведения единиц напряженностей импульсных электрического и магнитного полей в ГПСЭ 10/100 (в соответствии с паспортом и технической документацией), %;

©vmax = 1,0 % - относительная погрешность осциллографа Tektronix CSA 8000В при определении максимальной амплитуды К_тах, мВ, импульсов напряжения на выходе преобразователя;

®vmin - 1,0 % - относительная погрешность осциллографа Tektronix CSA 8000В при определении минимальной амплитуды K_mitl, мВ, импульсов напряжения на выходе преобразователя;

0_оу = 0,5 % - относительная погрешность, обусловленная неточностью установки ПИП преобразователя в рабочей зоне полеобразующей системы КПС из состава ГПСЭ 10/100;

©нер.вер = ЮО % Ч^тах “^rninVC^rax⁺ ^rnin) ~ относительная погрешность, обусловленная неравномерностью вершины импульса на выходе преобразователя, где И_тах, мВ, и И_т;_п, мВ, -средние арифметические значения в соответствии с п. 8.3.1.3.

• 8.3.2.3 Доверительные границы относительной погрешности коэффициента преобразования вычисляют по полученным значениям случайной и неисключенной систематической погрешности в соответствии с ГОСТ 8.736-2011 «ГСП. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения» по формуле

^Кпр ~ K ‘Sx,

где К - коэффициент, зависящий от соотношения случайной составляющей погрешности и неисключенной систематической погрешности;

ST - суммарное среднее квадратическое отклонение измерения коэффициента преобразования, %, определяемое по формуле

(И)

где S_e - CKO неисключенной систематической погрешности измерений коэффициента преобразования, %, вычисляемое по формуле

® К пр

1,1ЧЗ ’

Коэффициент К вычисляют по формуле

^SKnp ⁺ ®Кпр

• 8.3.2.4 Преобразователь ИП-КН признается прошедшим операцию поверки, если пределы допускаемой относительной погрешности коэффициента преобразования не превышают ± 10%.

• 8.3.3.1 Проводят работы по п.п. 8.3.1.1 - 8.3.1.2, воспроизводят импульсы поля в установке ГПСЭ 10/100 и обеспечивают с помощью осциллографа Tektronix CSA 8000В регистрацию импульсов на выходе преобразователя и определяют с помощью маркеров установившееся (среднее) значение амплитуды импульса напряжения V_cp, мВ. С помощью маркеров осциллографа определяют длительность фронта Тф,, пс, i=l, зарегистрированных импульсов между уровнями от 0,1 до 0,9 от установившегося значения амплитуды на выходе преобразователя.

Время нарастания T_H,nx.i. пс, переходной характеристики преобразователя между уровнями от 0.1 до 0,9 от установившегося значения амплитуды вычисляют по формуле

у      _ /Т'2   _Т*2            _^/т’2

² н.ПХ.1 ~ \² ф_1   ¹ фр.ГПСЭ\0/Ш) ² н.ПХ.осц 9                          0^

где Тфj - зарегистрированное значение длительности фронта импульсов между уровнями от 0,1 до 0,9 от установившегося значения амплитуды на выходе преобразователя ИП-НК, пс; Тфр.гпс'310/ioo - длительность фронта воспроизводимых импульсов напряженностей импульсных электрического и магнитного полей в ГПСЭ 10/100 между уровнями от 0,1 до 0,9 от установившегося значения амплитуды (в соответствии с паспортом и технической документацией), пс;

Т_н.пхосц = 7 пс - время нарастания переходной характеристики между уровнями от 0,1 до 0,9 от установившегося значения осциллографа Tektronix CSA 8000В.

• 8.3.3.2 Работы по п.8.3.3.1 последовательно проводят девять раз и определяют для каждого измерения время нарастания переходной характеристики преобразователя между уровнями от 0,1 до 0,9 от установившегося значения амплитуды Тфпс, i=2...1O.

• 8.3.3.3 Вычисляют среднее арифметическое значение Т _н.пх, пс, времени нарастания переходной характеристики между уровнями от 0.1 до 0,9 от установившегося значения амплитуды преобразователя ИП-НК по 10 измерениям по формуле

  

(15)

где Т_{ц пх t}-i- ый результат измерений, пс;

п - количество измерений.

• 8.3.3.4 Преобразователь ИП-НК признается прошедшим операцию поверки, если время нарастания переходной характеристики между уровнями от 0,1 до 0,9 от установившегося значения амплитуды находится в диапазоне от 25 до 1000 пс.

• 8.3.4.1 Помещают ПИП ИП-НК в центр рабочей зоны полеобразующей системы ПС-1 (или ПС-2) из состава ГПСЭ 0,1/10,0. Соединяют выход ПИП с помощью линии связи преобразователя с входом цифрового осциллографа Tektronix DPO 71604С. Устанавливают на осциллографе режим усреднения импульсов не менее чем по 100 измерениям.

• 8.3.4.2 Устанавливают в ГПСЭ 0,1/10,0 режим воспроизведения импульсов магнитного поля с напряженностью Нпс-ь А/м, порядка 5 А/м (в ПС-2 устанавливают Нпс-2 порядка 0,5 А/м) и постоянной времени спада по уровню 0,37 (длительностью по уровню 0,5 для ПС-2) не менее 1000 нс. Воспроизводят импульсы поля в эталоне, обеспечивают с помощью осциллографа Tektronix DPO 71604С регистрацию импульсов на выходе преобразователя и определяют с помощью маркеров установившееся (среднее) значение амплитуды импульса напряжения У_ср, мВ. С помощью маркеров осциллографа проводят измерение постоянной времени спада T_cnj, i=l, по уровню 0,37 от установившегося значения амплитуды импульса напряжения на выходе преобразователя (см. рисунок 2)

• 8.3.4.3 Работы по п. 8.3.4.2 последовательно проводят девять раз и определяют для каждого измерения постоянную времени спада по уровню 0,37 от установившегося значения амплитуды импульсов напряжения на выходе преобразователя T_cn_i, i=2...10, нс.

• 8.3.4.4 Вычисляют среднее арифметическое значение постоянной времени спада по уровню 0,37 от установившегося значения амплитуды ПХ ИП-НК по 10 измерениям, Т _Сп, нс, по формуле

1 т =—V г

(16)

где Т_{сп t}-i- ый результат измерений, нс;

п — количество измерений.

• 8.3.4.5 Полученную величину Т _Сп, нс, принимают за значение Т_сп.пх , нс, постоянной времени спада переходной характеристики ИП-НК по уровню 0,37 от установившегося значения амплитуды.

• 8.3.4.6 Преобразователь ИП-НК признается прошедшим операцию поверки, если постоянная времени спада переходной характеристики по уровню 0,37 от установившегося значения амплитуды находится в диапазоне от 50 до 1000 нс.

• 8.3.5.1 Доверительные границы ®_н.пх, %, относительной погрешности измерений времени нарастания Г1Х преобразователя между уровнями от 0,1 до 0,9 от установившегося значения амплитуды при доверительной вероятности Р = 0,95 (без учета знака) определяют по формуле

  

  ² ₊@² ₊0² фр.ГПСЭЮ/100          ^'-'осц.т ’

(17)

где ©фр.гпсэы/юо - относительная погрешность воспроизведения длительности фронта импульсов электромагнитного поля в КПС ГПСЭ 10/100 (в соответствии с паспортом и технической документацией), %;

©ocu.v = 1 % - относительная погрешность осциллографа Tektronix CSA8000B при определении амплитуды импульсов напряжения в установившемся режиме на выходе преобразователя;

©осцт - 1 % - относительная погрешность осциллографа Tektronix CSA8000B при определении длительности фронта импульса между уровнями от 0,1 до 0,9 от установившегося значения амплитуды на выходе преобразователя.

Доверительные границы ©_Сп.пх, %, относительной погрешности измерений постоянной времени спада ИХ преобразователя на уровне 0,37 от установившегося значения амплитуды при доверительной вероятности Р = 0,95 (без учета знака) определяют по формуле

сл./77СЭ0,1/Ю,0 Т®ОС1(.»' ⁺®осц.т ’

(18)

где ©сп.гпсэо.1/10,0 - относительная погрешность воспроизведения постоянной времени спада по уровню 0.37 (длительности импульсов для ПС-2) электромагнитного поля ГПСЭ 0,1/10,0 (в соответствии с технической документацией), %;

0ocu.v = 1 % - относительная погрешность осциллографа Tektronix CSA8000B при определении амплитуды импульсов напряжения в установившемся режиме на выходе преобраз о вателя;

®осц.т = 1 % - относительная погрешность осциллографа Tektronix CSA8000B при определении длительности импульса на уровне 0,5 от установившегося значения амплитуды на выходе преобразователя

• 8.3.5.2 Относительная погрешность 0_Вр.пх, %, измерений временных интервалов при доверительной вероятности 0,95 вычисляется по формуле

  

(19)

• 8.3.5.3 Преобразователь ИП-НК признается прошедшим операцию поверки, если пределы допускаемой относительной погрешности измерений временных интервалов не превышают ±15%.

• 9.1 Результаты измерений при поверке заносят в протокол (форма протокола приведена в приложении А настоящей методики поверки).

• 9.2 Преобразователь ИП-НК прошедший поверку с положительным результатом, признается годным и допускается к применению. На него выдается протокол (в соответствии с приложением А) и свидетельство о поверке установленной формы с указанием полученных по 8.3.1 - 8.3.5 фактических значений метрологических характеристик, наносят знак поверки (место нанесения указано в описании типа) согласно Приказу Министерства промышленности и торговли Российской Федерации №1815 от 02.07.2015 «Об утверждении Порядка проведения поверки средств измерений, требования к знаку поверки и содержанию свидетельства о поверке», и преобразователь ИП-НК допускают к эксплуатации.

• 9.3 При отрицательных результатах поверки преобразователь ИП-НК признается непригодным. не допускается к применению и на него выдается «Извещение о непригодности» с указанием причин в соответствии с требованиями Приказа Министерства промышленности и торговли Российской Федерации №1815 от 02.07.2015 Свидетельство о предыдущей поверке и (или) знак поверки аннулируется.

  
  

  К.Ю. Сахаров

  О.В. Михеев

Начальник лаборатории

ФГУП «ВНИИОФИ»

Ведущий научный сотрудник

ФГУП «ВНИИОФИ»

ПРИЛОЖЕНИЕ А к Методике поверки МП 007.М12-19 «Преобразователи напряженности импульсного магнитного поля измерительные ИП-НК»

ПРОТОКОЛ первичной / периодической поверки от «_____»_____________20___года

Средство измерений: Преобразователь напряженности импульсного магнитного поля измерительный ИП-НК___________________________________________________________

(Наименование СИ, тип (если в состав СИ входит несколько автономных блоков

то приводят их перечень (наименования) и типы с разделением знаком «косая дробь» /)

Зав. №_________________________ ____________

Заводские номера блоков

Принадлежащие е___________________________

Наименование юридического лица, ИНН

Поверено в соответствии с методикой поверки «ГСП. Преобразователи напряженности импульсного магнитного поля измерительные ИП-НК». Методика поверки МП 007.М12-19», утвержденной ФГУП «ВНИИОФИ» «19» февраля 2019 г._________________________

Наименование документа на поверку, кем утвержден (согласован), дата

С применением эталонов________________________________________________

(наименование, заводской номер, разряд, класс точности или погрешность)

При следующих значениях влияющих факторов:   ________________________

(приводят перечень и значения влияющих факторов, нормированных в методике поверки)

• -  температура окружающего воздуха. °C

• -  относительная влажность воздуха, %, не более

• -  атмосферное давление, кПа

• -  напряжение питания сети, В

• -  частота сети, Гц

В н е ш н и й о с м от р_____________________________________________________________________.

Опробовани е________________________________________________________________.

Получены результаты поверки метрологических характеристик:

Рекомендации________________________________________________

Средство измерений признать пригодным (или непригодным) для применения

Исполнители:

подписи, ФИО, должность