Методика поверки «Государственная система обеспечения единства измерений Преобразователи переменного давления пьезоэлектрические измерительные серий 102B, 112B, 113B, 115А, 116B» (MП 2520-090-2019)
Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева»
ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева»
УТВЕРЖДАЮ
И.о. директора
ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева
![Методика поверки. Государственная система обеспечения единства измерений Преобразователи переменного давления пьезоэлектрические измерительные серий 102B, 112B, 113B, 115А, 116B. ОЕИ Аналитика](mp_html/12908758756589aac8c88a6_files/12908758756589aac8c88a6-1.jpg)
Пронин
2019 г.
Государственная система обеспечения единства измерений
Преобразователи переменного давления пьезоэлектрические измерительные серий 102В, 112В, 113В, 115А, 116В
Методика поверки
МП 2520-090-2019
![Методика поверки. Государственная система обеспечения единства измерений Преобразователи переменного давления пьезоэлектрические измерительные серий 102B, 112B, 113B, 115А, 116B. ОЕИ Аналитика](mp_html/12908758756589aac8c88a6_files/12908758756589aac8c88a6-2.jpg)
ко водителя НИЛ 2520
А.А. Козляковский
![Методика поверки. Государственная система обеспечения единства измерений Преобразователи переменного давления пьезоэлектрические измерительные серий 102B, 112B, 113B, 115А, 116B. ОЕИ Аналитика](mp_html/12908758756589aac8c88a6_files/12908758756589aac8c88a6-3.jpg)
Инженер 1 категории
Н.А. Селькана
г. Санкт-Петербург 2019 г.
Настоящая методика поверки (далее МП) распространяется на преобразователи переменного давления пьезоэлектрические измерительные серий 102В, 112В, 113В, 115А, 116В (далее преобразователи), фирмы «РСВ Piezotronics Inc.», США и устанавливает методику их первичной и периодической поверок.
Поверка проводится:
-
- при вводе в эксплуатацию;
-
- после ремонта
-
1.1 При проведении поверки должны быть выполнены операции, указанные в таблице 1.
Таблица 1 - Операции поверки
Наименование операции |
Номер пункта методики поверки |
Проведение операции при | |
первичной поверке |
периодической поверке | ||
Внешний осмотр |
7.1 |
да |
да |
Проверка сопротивления изоляции |
7.2 |
да |
да |
Проверка электрической емкости |
7.3 |
да |
да |
Опробование |
7.4 |
да |
да |
Определение собственной резонансной частоты преобразователя |
7.5 |
да |
да |
Определение действительного значения коэффициента преобразования |
7.6 |
да |
да |
Определение неравномерности амплитудно-частотной характеристики |
7.7 |
да |
да |
Проверка диапазона частот измеряемых давлений |
7.8 |
да |
да |
Определение нелинейности амплитудной характеристики |
7.9 |
да |
да |
Проверка диапазона амплитуд измеряемых давлений |
7.10 |
да |
да |
Определение основной относительной погрешности измерений |
7.11 |
да |
да |
-
2.1 Перечень средств поверки представлен в таблице 2
Таблица 2 -
Средства поверки
Номер пункта методики поверки
Наименование и тип основного или вспомогательного средства поверки
Обозначение нормативного документа, регламентирующего технические требования и (или) метрологические и основные технические характеристики средства поверки
7.2
Тераомметр ПрофКип Е6-13М
Диапазон напряжений от 1 В до 1 000 В, диапазон измерения сопротивления изоляции от 10 кОм до 10 ТОм, per. № 71688-18 в ФИФ.
7.3
Измеритель емкости Е8-4
Диапазон измерений от 1 до 10000000 пФ. пределы погрешности ± 1,5 %, per. № 3870-73 в ФИФ.
7.4-7.10
Осциллограф цифровой TDS 1012В (далее осциллограф TDS 1012В).
Диапазон частот от 0 до 1 ГГц, диапазон напряжений от 0,1 до 100 В, ПГ±1 %, per. №32618-06 в ФИФ.
7.5-7.10
Вторичный эталон
ГОСТ Р 8.801-2012 ГСИ. «Государственная
поверочная схема для средств измерений переменного давления в диапазоне от1-102 до 2,5’107 Па для частот от 5-Ю*1 до Ь104 Гц и длительностей от 1-Ю*5 до 10 с при постоянном давлении до 5-106 Па».
-
2.2 Средства измерений, применяемые при поверке, должны иметь действующие свидетельства о поверке.
-
2.3 Допускается применение других средств измерений и вспомогательного оборудования, удовлетворяющих требованиям настоящей методики по погрешности.
-
2.4 Рабочие диапазоны частот и амплитуд указаны в паспорте на конкретный преобразователь.
-
2.5 Методикой поверки не предусмотрена возможность проведения поверки отдельных измерительных каналов и (или) отдельных автономных блоков из состава средств измерений для меньшего числа измеряемых величин или на меньшем числе поддиапазонов измерений.
Поверка преобразователей осуществляется лицами, прошедшими специальную подготовку, аттестованными в качестве поверителей и изучившими нормативные документы (далее НД) на поверяемые средства измерений.
4 Требования безопасностиПри проведении поверки должны быть соблюдены 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.
При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия:
температура окружающего воздуха, °C..........................от +18 до +25;
относительная влажность, кПа........................................от 40 до 80;
атмосферное давление, %........................................................от 96 до 106,7.
6 Подготовка к поверкеПодготовка средств измерений к поверке должна производиться в соответствии с требованиями эксплуатационной документации на них.
При проведении поверки необходимо соблюдать требования раздела «Указания мер безопасности» руководства по эксплуатации и других нормативных документов на преобразователи и средства измерений, применяемые при поверке.
Все операции поверки должны проводиться не менее чем двумя лицами, имеющими квалификационную группу по технике безопасности не ниже 3.
Все подключения и отключения к преобразователям можно производить только при отключенном напряжении питания.
Поверку может проводить специалист, имеющий высшее профессиональное образование.
7 Проведение поверки 7.1 Внешний осмотр-
7.1.1 При внешнем осмотре устанавливают соответствие поверяемого преобразователя требованиям комплектности технической документации и наличие свидетельства о последней поверке.
-
7.1.2 Преобразователь не должен иметь внешних повреждений корпуса и соединительных кабелей.
-
7.1.3 Преобразователь должен иметь маркировку с указанием типа и номера.
-
7.1.4 При невыполнении вышеуказанных требований преобразователь признается непригодным для проведения поверки.
-
7.2.1 При проверке сопротивления изоляции преобразователя подключают тераомметр ПрофКип Е6-13М к контактам преобразователя. Измеряют сопротивление изоляции.
-
7.2.2 Результаты поверки считают удовлетворительными, если сопротивление изоляции
соответствует значениям, приведенным в таблице 3
Таблица 3
Обозначение модификации преобразователя |
Электрическое сопротивление изоляции, Ом, не менее |
102В, 102B03, 102В04, 102В06; 102В15; 102В16; 102В18 |
1-10* |
116В |
1-10" |
ИЗВОЗ; 112В05 |
1-10'2 |
115А04 |
1-Ю13 |
-
7.3.1 При проверке емкости преобразователя подключают измеритель емкости цифровой Е8-4 к контактам преобразователя. Измеряют емкость.
-
7.3.2 Результаты поверки считают удовлетворительными, если емкость соответствует
значениям, приведенным в таблице 4 Таблица 4
Наименование характеристики |
Обозначение модификации | |||
ИЗВОЗ |
116В |
112В05 |
115А04 | |
Значение | ||||
Электрическая емкость, пФ. не более |
12 |
30 |
24 |
120 |
-
7.4.1 При проведении опробования проверяют работоспособность преобразователя. Поверяемый преобразователь соединяют с входом согласующего усилителя сигналов (далее усилитель сигналов), выход которого соединяют с входом осциллографа TDS 1012В, работающего в ждущем режиме.
-
7.4.2 Устанавливают осциллограф в режим работы «Цикл».
-
7.4.3 Воздействуют на преобразователь механическими колебаниями, например, постукивая пальцем, и наблюдают появление сигнала на экране осциллографа.
-
7.4.4 Результаты поверки считаются удовлетворительными, если выполняются требования п.7.4.3 МП.
-
7.5.1 Преобразователь закрепляют на установке вторичного эталона (далее установка) в ее торце с помощью специальных элементов крепления, входящих в комплект установки.
-
7.5.2 Соединяют преобразователь с входом осциллографа TDS 1012В, работающего в ждущем режиме.
-
7.5.3 Воспроизводят импульсное давление и регистрируют отклик преобразователя на экране осциллографа.
-
7.5.4 С помощью курсоров осциллографа измеряют период Трез записанной на экране осциллографа характеристики. С помощью формулы Грез= 1/Трез определяют собственную резонансную частоту.
-
7.5.5 Операции по п.п. 7.5.3-7.5.4 повторяют не менее 3 раз.
7.5.6 Результаты поверки считают удовлетворительными, если собственная резонансная частота преобразователя, кГц, соответствует значениям, приведенным в таблице 5 Таблица 5
Обозначение модификации преобразователя |
Собственная резонансная частота, преобразователя, кГц, не менее |
113В21; 113В22; 113В23; 1I3B24; 113В26; 113В27; 113В28; ИЗВОЗ; 102В; 102В03; 102В04; 102В06; 102В15; 102В16; 102В18 |
500 |
113В31; 113В32; 113В34; 113В37; 113В38 |
400 |
116В |
55 |
112В05 |
200 |
115А04 |
125 |
-
7.6.1 Действительное значение коэффициента преобразования преобразователя определяют на установке вторичного эталона (далее установка) в соответствии с руководством по эксплуатации на установку.
-
7.6.2 Преобразователь устанавливают на установке с помощью специальных элементов крепления, входящих в комплект установки. Соединяют преобразователь с входом осцилло1рафа TDS 1012В, работающего в ждущем режиме.
-
7.6.3 Воспроизводят импульсное давление значениями амплитуд из диапазона, указанного в НД на преобразователь, не менее 3 значений амплитуд (обязательно наличие верхнего и нижнего значений из диапазона амплитуд), регистрируют отклик преобразователя на экране осциллографа.
-
7.6.4 Значения для амплитуд импульсного давления Ризм1 определяют согласно п.7.10.
Для преобразователей с выходом по напряжению серий 102В, 113В
-
7.6.5 Определяют действительное значение коэффициента преобразования преобразователя, Sui, мВ/кПа, по формуле (1)
РиЗМ' • Кпу ’
где Unoe, - амплитуда напряжения на выходе поверяемого преобразователя, мВ; Ризы, - измеренное значение амплитуды давления, кПа;
Кпу - коэффициент передачи усилителя сигнала, Кпу=1.
Проводят не менее 3 измерений, после чего рассчитывают среднее арифметическое значение коэффициента преобразования по формуле (2)
= 1=1
(2)
^Ucp »
п
где SuCp- среднее арифметическое значение коэффициента преобразования
п - число измерений, п > 3
значения коэффициента преобразования преобразователя от номинального значения, указанного в НД на преобразователь по формуле (3)
-
7.6.6 Рассчитывают относительное отклонение действительного
с _ с
£• _ k,ucp k,un
(3)
°Su ~ Z >
где Suh - номинальное значение коэффициента преобразования преобразователя, мВ/кПа
115А, 116В, ИЗВОЗ, 112В коэффициента преобразования
(4)
Для преобразователей с выходом по заряду серий
-
7.6.7 Определяют действительное значение преобразователя, Sqi, пКл/МПа, по формуле (4)
Unoe,
Sq, =------'—,
Ризм, Кпу
где Unoei - амплитуда напряжения на выходе преобразователя, мВ;
Pu3Mt - измеренное значение амплитуды давления, МПа;
Кпу - коэффициент передачи усилителя сигнала, мВ/пКл.
Проводят не менее 3 измерений, после чего рассчитывают среднее арифметическое значение коэффициента преобразования по формуле (5)
Sq = —--
п
где tycp- среднее арифметическое значение коэффициента преобразования;
п - число измерений. п>3.
-
7.6.8 Рассчитывают относительное отклонение действительного значения коэффициента преобразования от номинального значения, указанного в РЭ на преобразователь по формуле (6)
где Sqji - номинальное значение коэффициента преобразования преобразователя, пКл/МПа.
7.6.9 Результаты поверки считают удовлетворительными, если номинальное значение коэффициента преобразования и отклонение действительного значения коэффициента преобразования от номинального будут соответствовать значениям, приведенным в таблицах 6-10. Таблица 6
Наименование характеристики |
Обозначение модификации | ||||
113В21 |
113В22 |
113В23 |
113В24 |
113В26 | |
Значение | |||||
Номинальное значение коэффициента преобразования, мВ/кПа |
3,6 |
0,145 |
0,073 |
0,725 |
1,45 |
Пределы допускаемого отклонения действительного значения коэффициента преобразования от номинального, % |
±15 |
±10 |
±6 |
±10 |
Таблица 7
Наименование характеристики |
Обозначение модификации | ||||
113В27 |
113В28 |
113В31 |
113В32 |
113В34 | |
Значение | |||||
Номинальное значение коэффициента преобразования, мВ/кПа |
7,25 |
14,5 |
3,6 |
0,145 |
0,73 |
Пределы допускаемого отклонения действительного значения коэффициента преобразования от номинального, % |
±15 |
±5 |
±5 |
Таблица 8
Наименование характеристики |
Обозначение модификации | ||||
113В37 |
113В38 |
102В |
102В03 |
102В04 | |
Значение | |||||
Номинальное значение коэффициента преобразования, мВ/кПа |
7,25 |
14,5 |
0,15 |
0,07 |
0,7 |
Пределы допускаемого отклонения действительного значения коэффициента преобразования от номинального, % |
±15 |
±10 |
±6 |
±10 |
Таблица 9
Наименование характеристики |
Обозначение модификации | |||
102В06 |
102В15 |
102В16 |
102В18 | |
Значение | ||||
Номинальное значение коэффициента преобразования, мВ/кПа |
1,45 |
3,6 |
7,25 |
14,5 |
Пределы допускаемого отклонения действительного значения коэффициента преобразования от номинального, % |
±10 |
±20 |
±10 |
±15 |
Таблица 10
Наименование характеристики |
Обозначение модификации | |||
ИЗВОЗ |
116В |
112В05 |
115А04 | |
Значение | ||||
Номинальное значение коэффициента преобразования, пКл/кПа |
0,056 |
0,87 |
0,16 |
0,203 |
Пределы допускаемого отклонения действительного значения коэффициента преобразования от номинального, % |
±15 |
±15 |
7.7 Определение неравномерности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ).
7.7.1 По результатам определения собственной резонансной частоты преобразователя (п.7.5) обрабатывают импульсную характеристику преобразователя с помощью преобразования
![Методика поверки. Государственная система обеспечения единства измерений Преобразователи переменного давления пьезоэлектрические измерительные серий 102B, 112B, 113B, 115А, 116B. ОЕИ Аналитика](mp_html/12908758756589aac8c88a6_files/12908758756589aac8c88a6-4.jpg)
Рисунок 1 - Кривая амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) преобразователя
-
7.7.2 Кривая АЧХ преобразователя связана с выражением (7) А —’
Г
где А - отношение амплитуд в области высоких и низких частот; f m - значение частоты резонанса, закрепленного преобразователя.
На основе выражения (7) можно определить диапазон частот преобразователя и вычислить отклонения, присущие отдельным частотам и получаемые в результате измерений значений амплитуды, от соответствующих действительных значений амплитуды исследуемых механических колебаний.
В качестве верхнего предела диапазона частот преобразователя можно использовать различные значения, связанные с определенными значениями отклонений, получаемых в результате измерений значений амплитуды от действительных значений амплитуды механических колебаний.
Предел 5 % определен частотой, на которой относительное отклонение получаемого в результате измерения значения амплитуды от действительного значения амплитуды воздействующих на преобразователь механических колебаний составляет 5 %. С не превышающей 5 % погрешностью можно измерять механические колебания с частотами, меньшими приблизительно деленного на 5 (коэффициент умножения 0,22) значения резонансной частоты закрепленного преобразователя.
-
7.7.3 На основании определения собственной резонансной частоты (п.7.5) значение неравномерности принимаем равной 5 %.
Сверху диапазон частот ограничен значением, полученным в результате умножения собственной резонансной частоты на коэффициент умножения 0,22.
Снизу диапазон частот ограничен фильтром верхних частот усилителя сигнала.
-
7.7.4 Результаты поверки считают удовлетворительными, если в диапазоне частот измеряемых давлений, значение неравномерности АЧХ 5f не превышает 5 %.
7.8.1 Результаты поверки считают удовлетворительными, если в диапазоне частот, указанных в таблице 11, значение неравномерности АЧХ будет не более 5 %.
Таблица 11
Обозначение модификации преобразователя |
Диапазон частот измеряемых давлений, Гц |
113В21; 113В22; 113В23; 113В24; 113В26; 113В27; 113В28; 113В38; 102В; 102В03; 102В04; 102В06; 102В15; 102В16; 102В18; ИЗВОЗ |
от 1 до 11 000 |
113В31; 113В32; 113В34; 113В37 |
от 1 до 8800 |
116В |
от 1 до 1210 |
112В05 |
от 1 до 4400 |
115А04 |
от 1 до 2750 |
-
7.9.1 Нелинейность амплитудной характеристики (АХ) преобразователя определяют на установке вторичного эталона методом непосредственного сличения с эталонными преобразователями давления.
-
7.9.2 Нелинейность определяют не менее, чем при трех значениях амплитуды единичного скачка давления, расположенных равномерно по диапазону измеряемых преобразователем амплитуд переменных давлений (включая нижнее и верхнее значения).
-
7.9.3 Преобразователь устанавливают на установке в соответствии с руководством по эксплуатации установки. Соединяют преобразователь с входом осциллографа TDS 1012В, работающего в ждущем режиме.
-
7.9.4 Воспроизводят единичный скачок импульсного давления заданной амплитуды, соответствующей требованиям п. 7.9.2 МП, и регистрируют отклик преобразователя на экране осциллографа. Определяют коэффициент преобразования, по формуле (1) МП. Для зарядовых преобразователей - по формуле (4) МП.
При каждом эталонном значении амплитуды единичного скачка давления проводят не менее трех измерений, после чего рассчитывают среднее арифметическое значение коэффициента преобразования ''для заданного эталонного значения амплитуды единичного р
скачка давления • по формуле (2). Для зарядовых преобразователей - по формуле (5) МП.
-
7.9.5 Повторяют процедуру определения коэффициента преобразования в соответствии с требованиями п. 7.9.4.
-
7.9.6 Определяют для каждого эталонного значения амплитуды единичного скачка
Р
давления < относительное отклонение от действительного значения коэффициента преобразования преобразователя по формулам (8), (9), %
Для преобразователей с выходом по напряжению серий 102В, 113В
(8)
(9)
![Методика поверки. Государственная система обеспечения единства измерений Преобразователи переменного давления пьезоэлектрические измерительные серий 102B, 112B, 113B, 115А, 116B. ОЕИ Аналитика](mp_html/12908758756589aac8c88a6_files/12908758756589aac8c88a6-5.jpg)
Для преобразователей с выходом по заряду серий 115А, 116В, ИЗВОЗ, 112В
![Методика поверки. Государственная система обеспечения единства измерений Преобразователи переменного давления пьезоэлектрические измерительные серий 102B, 112B, 113B, 115А, 116B. ОЕИ Аналитика](mp_html/12908758756589aac8c88a6_files/12908758756589aac8c88a6-6.jpg)
![Методика поверки. Государственная система обеспечения единства измерений Преобразователи переменного давления пьезоэлектрические измерительные серий 102B, 112B, 113B, 115А, 116B. ОЕИ Аналитика](mp_html/12908758756589aac8c88a6_files/12908758756589aac8c88a6-7.jpg)
7.9.7 Наибольшее из
характеристики
отклонений ° принимают за нелинейность амплитудной (Ю)
![Методика поверки. Государственная система обеспечения единства измерений Преобразователи переменного давления пьезоэлектрические измерительные серий 102B, 112B, 113B, 115А, 116B. ОЕИ Аналитика](mp_html/12908758756589aac8c88a6_files/12908758756589aac8c88a6-8.jpg)
7.9.8 Результаты поверки считают удовлетворительными, если в диапазоне амплитуд измеряемых давлений, значение нелинейности АХ а не превышает 4 %.
7.10 Проверка диапазона амплитуд переменных давлений-
7.10.1 Диапазон амплитуд переменных давлений проверяется после определения нелинейности амплитудной характеристики преобразователя (п. 7.9).
-
7.10.2 Результаты поверки считают удовлетворительными, если в диапазоне амплитуд переменных давлений, указанных в таблицах 12-16, значение нелинейности амплитудной характеристики АХ не превышает 4 %.
Таблица 12
Наименование характеристики |
Обозначение модификации | |||
113В21 |
113В22 113В23 |
113В24 |
113В26 | |
Значение | ||||
Диапазон амплитуд измеряемых давлений, кПа |
от 68,95 до 1379 |
от 1250 до 25000 |
от 344,75 до 6895 |
от 172,5 до 3450 |
Таблица 13
Наименование характеристики |
Обозначение модификации | ||||
113В27 |
113В28 |
113В31 |
113В32 |
113В34 | |
Значение | |||||
Диапазон амплитуд измеряемых давлений, кПа |
от 34,47 до 689,4 |
от 17,24 до 344,8 |
от 68.95 до 1379 |
от 1250 до 25000 |
от 344,75 до 6895 |
Таблица 14
Наименование характеристики |
Обозначение модификации | |||
113В37 |
113В38 |
102В 102В03 |
102В04 | |
Значение | ||||
Диапазон амплитуд измеряемых давлений, кПа |
от 34,47 до 689,4 |
от 17,24 до 344,7 |
от 1250 до 25000 |
от 345 до 6900 |
Таблица 15
Наименование характеристики |
Обозначение модификации | |||
102В06 |
102В15 |
102В16 |
102В18 | |
Значение | ||||
Диапазон амплитуд измеряемых давлений, кПа |
от 172,5 до 3450 |
от 68,95 до 1379 |
от 34,47 до 689,4 |
от 17,24 до 344,7 |
Таблица 16
Наименование характеристики |
Обозначение модификации | |||
ИЗВОЗ |
116В |
112В05 |
115А04 | |
Значение | ||||
Диапазон амплитуд измеряемых давлений, кПа |
от 1250 до 25000 |
от 34,5 до 690 |
от 1250 до 25000 |
от 1250 до 25000 |
-
7.11.1 Основную относительную погрешность измерений 5 при доверительной вероятности 0,95 определяют по формуле:
<5=11,1^+^+^, (11)
где - погрешность установки при определении действительного значения
коэффициента преобразования преобразователя, £о=3,0;
да - нелинейность амплитудной характеристики преобразователя, % (п.7.9);
df - неравномерность АЧХ преобразователя, % (п.7.7);
-
7.11.2 Результаты поверки считают удовлетворительными, если основная относительная погрешность измерений находится в пределах ±10 %.
-
8.1 Результаты поверки считаются положительными, если характеристики преобразователя удовлетворяют всем требованиям данной методики. В этом случае на преобразователь выдается свидетельство о поверке.
При отрицательных результатах преобразователь к применению не допускается и на него выдается извещение о непригодности с указанием причин.
Знак поверки наносится на свидетельство о поверке и (или) в Руководство по эксплуатации.