Методика поверки «СИСТЕМЫ КАЛИБРОВКИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ АВГУР 5.4» (МП 180.00.00.00.00)

СОГЛАСОВАНО /‘Заместитель генерального директора -

УТВЕРЖДАЮ Заместитель директора

2015 г.

директор

СИСТЕМЫ КАЛИБРОВКИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ АВГУР 5.4

Начальник лаборатории систем автом атизирован н ого ультразву ко вого контроля для АЭС

ООО «НПЦ «ЭХО+»

^А-Е- Зазулин

« 7 Г » Ю________2015 г.

Главный метро/fbr

ФГУП «ВН^ЮФИ»

_____( /г С.Н. Него да

«                               2015 г.

• 1  ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

• 2  ОПЕРАЦИИ ПОВЕРКИ

• 3  СРЕДСТВА ПОВЕРКИ

• 4  ТРЕБОВАНИЯ К КВАЛИФИКАЦИИ ПОВЕРИТЕЛЕЙ

• 5  ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

• 6  УСЛОВИЯ ПОВЕРКИ

• 7  ПОДГОТОВКА К ПОВЕРКЕ

• 8  ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ

• 9  ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ

ПРИЛОЖЕНИЕ А (ФОРМА ПРОТОКОЛА ПОВЕРКИ)

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (ОБЯЗАТЕЛЬНОЕ)

Настоящая методика устанавливает методы и средства первичной и периодической поверок систем калибровки ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей АВГУР 5.4 (далее по тексту - Систем).

Системы предназначены для измерений временных интервалов и амплитуд эхосигналов, полученных ультразвуковыми контактными и иммерсионными, прямыми и наклонными, совмещенными и раздельно-совмещенными, фокусирующими и не фокусирующими пьезоэлектрическими преобразователями (ПЭП) с частотами от 0,8 до 10 МГц, и координат местоположения ПЭП.

Межповерочный интервал - 2 года.

На поверку Система может поставляться в неполной и дополнительной комплектации, определяемой заявкой Заказчика.

• 2.1 При проведении первичной (в том числе после ремонта) и периодической поверки должны выполняться операции, указанные в таблице 2.1.

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

• 2.3 Поверка Системы прекращается в случае получения отрицательного результата при проведении хотя бы одной из операций, а дефектоскоп признают не прошедшим поверку.

Таблица 2.1

• 3.1 Рекомендуемые средства поверки указаны в таблице 2.

• 3.2 Средства поверки должны быть поверены и аттестованы в установленном порядке.

• 3.3  Приведенные средства поверки могут быть заменены на их аналоги, обеспечивающие определение метрологических характеристик дефектоскопа с требуемой точностью.

Таблица 3.1

• 4.1 Лица, допускаемые к проведению поверки, должны изучить устройство и принцип работы Системы и средств поверки по эксплуатационной документации.

• 5.1  Работа с Системой и средствами поверки должна проводится согласно требованиям безопасности при работе с электроизмерительными приборами, указанным в руководствах по эксплуатации (РЭ) на приборы.

• 5.2 При проведении поверки должны быть соблюдены требования безопасности согласно ГОСТ 12.3.019-80.

• 5.3 Освещенность рабочего места поверителя должна соответствовать требованиям санитарных правил и норм СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03.

• 6.1 При проведении поверки должны соблюдаться следующие требования:

• •  температура окружающего воздуха (20 ± 5) °C;

• •  относительная влажность воздуха (65 ± 15) %;

• •  атмосферное давление (750 ± 30) мм рт.ст. [(100 ± 4) кПа].

• 6.2 Номинальное напряжение сети переменного тока для питания Системы - 220 В. Допускаемое отклонение ± 10 %. Номинальная частота сети переменного тока 50 Гц. Допускаемое отклонение ± 0,5 Гц.

• 6.3 Внешние электрические и магнитные поля должны находиться в пределах, не влияющих на работу Системы и средств поверки.

• 7.1  Если Система и средства поверки до начала измерений находились в климатических условиях, отличающихся от указанных в п. 6.1, то их выдерживают при этих условиях не менее часа, или времени, указанного в эксплуатационной документации.

• 7.2 Подготовить Систему и средства поверки к работе в соответствии с их РЭ.

• 8.1.1 Под словами «включить Систему» в тексте настоящей методики следует понимать выполнение следующих операций:

• •  подсоединить кабель питания Системы к розетке 220 В;

• •  соединить кабелем USB блок системный и персональный компьютер

• •  включить персональный компьютер;

• •  включить блок системный.

• 8.1.2 Под словами «выключить Систему» в тексте настоящей методики следует понимать выполнение следующих операций:

• •  выйти из операционной системы;

• •  выключить блок системный;

• •  выключить компьютер;

• •  отсоединить кабель USB;

• отсоединить кабель питания Системы.

• 8.2  Внешний осмотр

  • 8.2.1  При внешнем осмотре должно быть установлено соответствие Системы следующим требованиям:

• •  комплектность испытываемой системы в соответствии с технической

документацией;

• •  отсутствие механических повреждений частей Системы;

• •  наличие маркировочных обозначений, их соответствие чертежам предприятия-изготовителя и ГОСТ 26828-86;

• •  на поверхности блока электроники должны находиться:

• 1) товарный знак предприятия-изготовителя - ООО «НПЦ «ЭХО+»;;

• 2) условное обозначение - «БС.А5.4»;

• 3) знак утверждения типа;

• 4) заводской номер, содержащий год изготовления;

• 5) номер технических условий 180.00.00.00.00 ТУ;

• •  стандартные образцы предприятия не должны иметь видимых повреждений (сколов, царапин) и следов коррозии.

• 8.3  Идентификация программного обеспечения (ПО)

  • 8.3.1 Включить Систему.

  • 8.3.2 В заголовке главного окна программы прочитать идентификационные данные ПО.

  • 8.3.3  Проверить идентификационные данные ПО на соответствие значениям, приведенным в таблице 3.

Таблица 8.1

• 8.3.4 Система считается прошедшей операцию поверки с положительным результатом, если идентификационные данные ПО соответствуют значениям, приведенным в таблице 8.1.

• 8.4   Опробование

  • 8.4.1 Выполнить калибровку одного исправного пьезоэлектрического преобразователя (ПЭП) в соответствии с РЭ на контрольном образце №2.

  • 8.4.2 Система считается прошедшей операцию поверки с положительным результатом, если выполнение калибровки ПЭП осуществляется без сбоев и в полном соответствии с РЭ.

• 8.5  Определение амплитуды зондирующего импульса, длительности, формы, длительности переднего фронта зондирующего импульса на активной нагрузке 50 Ом и максимальной амплитуде, эффективного выходного импеданса генератора зондирующего импульса

  • 8.5.1 Соединить Систему с контрольно-измерительной аппаратурой (КИА) в соответствии с рис. Б.1 (приложение Б), запустить программу регистрации через ярлык “Поверка” на рабочем столе.

  • 8.5.2 Задать “Раздельный” режим работы Системы.

  • 8.5.3 В окне программы «Поверка» в группе элементов “Зондирующий сигнал -Амплитуда” выбрать амплитуду зондирующего импульса равной 200 В.

  • 8.5.4 Установить значение чувствительности осциллографа равной 50 В/дел.

  • 8.5.5 Подключить к выходному разъему “OUT” активную нагрузку 50 Ом и пробник осциллографа.

  • 8.5.6 Используя осциллограф, измерить длительность зондирующего импульса Т, длительность его переднего фронта, а также его амплитуду на активной нагрузке 50 Ом (U50). Длительность сигнала измеряется по уровню 0,1 от величины амплитуды, а длительность фронта по уровням 0,1 и 0,9. Измерения провести пять раз, результат усреднить.

  • 8.5.7 Вычислить отклонение установки амплитуды зондирующего импульса на активной нагрузке 50 Ом по формуле:

ДА = А„-А„,В                         (1)

где Ан - номинальное значение амплитуды зондирующего импульса, установленное для канала комплекса, В;

А_и- измеренное осциллографом значение амплитуды зондирующего импульса, В.

• 8.5.8 Подключить к выходному разъему “OUT” Системы вместо нагрузки 50 Ом активную нагрузку 75 Ом и пробник осциллографа.

• 8.5.9 Используя осциллограф, измерить амплитуду зондирующего импульса на активной нагрузке 75 Ом (U75).

• 8.5.10 Эффективный выходной импеданс генератора зондирующего импульса Z0 рассчитать по формуле:

_го=.^'^75.^50)  _м

75-U50-50-U75

• 8.5.11  Повторить аналогичные измерения для других значений амплитуды зондирующего импульса (25, 50,100 В).

• 8.5.12 Система считается прошедшей операцию поверки с положительным результатом, если:

• - зондирующий импульс в виде однополярного импульса ударного типа;

• - длительность зондирующего импульса на активной нагрузке 50 Ом и максимальной амплитуде не превышает 100 нс;

• - длительность переднего фронта зондирующего импульса на активной нагрузке 50 Ом и максимальной амплитуде не превышает 15 нс;

• - номинальные значения амплитуды зондирующего импульса и их отклонения составляют: (200 ± 20) В, (100 ± 10) В, (50 ± 5) В, (25 ± 2,5) В;

• - Эффективный выходной импеданс генератора зондирующего импульса не превышает 5 Ом.

• 8.6.1 Задать для генератора AFG3022 режим формирования радиоимпульса с частотой

• 2,5 МГц и внешним запуском. Количество периодов радиоимпульса установить равным 10.

• 8.6.2 Запустить программу “Поверка”, задать “Раздельный” режим работы Системы.

• 8.6.3 Убедиться, что на входе “IN” Системы отсутствует зондирующий импульс, после чего выход генератора AFG3022 “OUTPUT” подключить ко входу “IN” Системы.

• 8.6.4 Соединить Систему с КИА в соответствии с рис. Б.2 (приложение Б), выход синхронизации “SINC” Системы подключить ко входу внешнего запуска генератора AFG3022 “INPUT TTL”.

• 8.6.5 Изменяя временную апертуру добиться, чтобы амплитуда отображаемого на экране радиосигнала имела постоянную величину.

• 8.6.6 В окне программы “Поверка” в группе элементов “Измерение” выбрать “Peak-to-Peak”.

• 8.6.7 Задать усиление Системы равным 0 дБ.

• 8.6.8 Используя аттенюатор генератора установить амплитуду значение равной 11В, измеряя амплитуду радиоимпульса на входе Системы с помощью осциллографа. При этом амплитуда отображаемого на экране Системы сигнала должна достигнуть 100 % его высоты.

• 8.6.9 Используя аттенюатор генератора, уменьшать амплитуду сигнала до тех пор, пока его амплитуда, отображаемая на экране Системы, не станет ниже уровня 100 % высоты экрана. Принять за максимальное измеряемое значение амплитуды входного сигнала значение амплитуды, установленное на генераторе.

• 8.6.10 Система считается прошедшей операцию поверки с положительным результатом, если максимальное измеряемое значение амплитуды входного сигнала (при минимальном значении коэффициента усиления) составляет (10 ± 1) В.

• 8.7.1 Задать для генератора AFG3022 режим формирования радиоимпульса с частотой

• 2,5 МГц и внешним запуском. Количество периодов радиоимпульса установить равным 10.

• 8.7.2 Запустить программу “Поверка”, задать “Раздельный” режим работы Системы.

• 8.7.3 Убедиться, что на входе “IN” Системы отсутствует зондирующий импульс, после чего выход генератора AFG3022 “OUTPUT” подключить ко входу “IN” Системы.

• 8.7.4 Соединить Систему с КИА в соответствии с рис. Б.2, выход синхронизации “SINC” Системы подключить ко входу внешнего запуска генератора AFG3022 “INPUT TTL”.

• 8.7.5 Отключить пробник осциллографа от входа “IN” Системы.

• 8.7.6 Изменяя временную апертуру добиться, чтобы амплитуда отображаемого на экране радио-сигнала имела постоянную величину.

• 8.7.7 В окне программы “Поверка” в группе элементов “Измерение” выбрать “Peak-to-Peak”.

• 8.7.8 В группе элементов “Обработка-Количество усреднений” включить 128.

• 8.7.9 Изменяя аттенюатором генератора амплитуду входного сигнала и наблюдая его на экране Системы, необходимо добиться, чтобы амплитуда сигнала на экране достигла 80 % его высоты (относительное значение размаха амплитуды индицируется в окне группы “Амплитуда” и должно быть при этом равным 3200 ±10).

• 8.7.10 Ослабить входной сигнал на 1 дБ с помощью аттенюатора генератора. Увеличить коэффициент усиления также на 1 дБ.

• 8.7.11 Относительное значение размаха амплитуды, индицируемое в окне группы “Амплитуда”, при этом должно находиться в пределах от 3008 до 3392, что соответствует погрешности установки усиления ± 0,5 дБ.

• 8.7.12 Повторить указанную процедуру измерений для 68 оставшихся значений коэффициентов усиления Системы.

• 8.7.13 Система считается прошедшей операцию поверки с положительным результатом, если абсолютная погрешность установки коэффициента усиления составляет ± 0,5 дБ в диапазоне регулировки коэффициента усиления с шагом 1 дБ от 0 до 70 дБ.

• 8.8.1 Задать для генератора AFG3022 режим формирования радиоимпульса с частотой заполнения 2,5 МГц и внешним запуском. Количество периодов радиоимпульса установить равным 100.

• 8.8.2 Запустить программу “Поверка”, задать “Раздельный” режим работы Системы.

• 8.8.3 Убедиться, что на входе “IN” Системы отсутствует зондирующий импульс, после чего выход генератора AFG3022 “OUTPUT” подключить ко входу “IN” через активную нагрузку 50 Ом.

• 8.8.4 Соединить Систему с КИА в соответствии с рис. Б.2, выход синхронизации “SINC” Системы подключить ко входу внешнего запуска генератора AFG3022 “INPUT TTL”.

• 8.8.5 Отключить пробник осциллографа от входа “IN” Системы.

• 8.8.6 Задать усиление Системы равным 0 дБ.

• 8.8.7 Изменяя временную апертуру добиться, чтобы амплитуда отображаемого на экране радиосигнала имела постоянную амплитуду.

• 8.8.8 В окне программы “Поверка” в группе элементов “Измерение” выбрать “Peak-to-Peak”.

• 8.8.9 Изменяя аттенюатором генератора амплитуду входного сигнала и наблюдая его на экране Системы, необходимо добиться, чтобы амплитуда сигнала на экране достигла 80 % его высоты (относительное значение размаха амплитуды индицируется в окне группы “Амплитуда” и должно быть при этом равным 3200 ± 10).

• 8.8.10 Изменяя частоту входного сигнала, определить нижние граничные частоты пропускания по уровню минус 3 дБ Fh (-3 дБ) и по уровню минус 1 дБ Fh (-1 дБ), и верхние граничные частоты по уровню минус 3 дБ Fb (-3 дБ) и по уровню минус 1 дБ Fb (-1 дБ). Значение коэффициента передачи в полосе пропускания по уровню минус 3 дБ соответствует значению размаха амплитуды 2263 ±10, значение коэффициента передачи в полосе пропускания -1 дБ соответствует значению размаха амплитуды 2848 ± 10.

• 8.8.11 В диапазоне измеренной полосы пропускания приемного тракта Системы по уровню минус 1 дБ, изменяя частоту генератора начиная с частоты 2,5 МГц в сторону увеличения с шагом в 1 МГц, а затем - уменьшения с шагом в 0,1 МГц, провести измерения относительного значения размаха амплитуды, которое индицируется в окне группы “Амплитуда”. На каждом шаге измерения значение относительного размаха амплитуды должно находиться в интервале от 2848 до 3584, что соответствует неравномерности коэффициента передачи не более ± 1 дБ.

• 8.8.12 Система считается прошедшей операцию поверки с положительным результатом, если полоса пропускания приемного тракта по уровню -3 дБ соответствует диапазону от 0,5 до 15 МГц, неравномерность полосы пропускания приемного тракта не превышает ± 1 дБ.

• 8.9.1 Задать на генераторе AFG3022 режим формирования прямоугольного импульса с частотой заполнения 5 МГц, амплитудой 10 В и внешним запуском; количество периодов радиоимпульса установить равным 1;

• 8.9.2 Запустить программу “Поверка”, задать “Раздельный” режим работы Системы.

• 8.9.3 Убедиться, что на входе “IN” Системы отсутствует зондирующий сигнал, после чего выход генератора AFG3022 “OUTPUT” подключить ко входу “IN” через активную нагрузку 50 Ом.

• 8.9.4 Соединить Систему с КИА в соответствии с рис. Б.2; выход синхронизации “SINC” Системы подключить ко входу внешнего запуска генератора AFG3022 “INPUT TTL”.

• 8.9.5 Отключить пробник осциллографа от входа “IN” Системы.

• 8.9.6 Задать усиление Системы равным 0 дБ.

• 8.9.7 Установить на генераторе AFG3022 задержку генерации сигнала Т_Го 0 мкс.

• 8.9.8 Изменяя временную апертуру добиться, чтобы показываемый сигнал целиком размещался на экране, общая длина временной апертуры должна быть не более 2 мкс.

• 8.9.9 Считать с сетки экрана Системы значение отклонения сигнала от нуля Тео мкс.

• 8.9.10 Установить на генераторе AFG3022 задержку генерации сигнала Тр 0,05 мкс.

• 8.9.11 Изменяя временную апертуру добиться, чтобы показываемый сигнал целиком размещался на экране, общая длина временной апертуры должна быть не более 2 мкс.

• 8.9.12 Считать с сетки экрана Системы значение отклонения сигнала от нуля Тс мкс.

• 8.9.13 Повторить 8.9.10-8.9.12 для значений задержек генерации сигнала установленных на генераторе AFG3022: 25, 51 мкс.

• 8.9.14 Повторить измерения согласно пунктам 8.9.7-8.9.13 пять раз. Рассчитать среднее арифметическое.

• 8.9.15 Рассчитать абсолютную погрешность измерений временных интервалов по формуле:

  АТ¹ — \Т_С Т_со\ \Т_Г

-Т

^Jro

где Тго - начальное значение задержки генерации сигнала установленных на генераторе AFG3022 в пункте 8.9.7, мкс;

Тр - текущее значение задержки генерации сигнала установленных на генераторе AFG3022 в пункте 8.9.10, мкс;

Тео ~ начальное значение отклонения сигнала от нуля по сетки экрана Системы согласно пункту 8.9.9, мкс;

Тс - текущее значение отклонения сигнала от нуля по сетки экрана Системы согласно пункту 8.9.12, мкс.

• 8.9.16 Система считается прошедшей операцию поверки с положительным результатом, если абсолютная погрешность измерений временных интервалов не превышает ± 0,05 мкс в диапазоне измерений временных интервалов от 0,05 мкс до 50 мкс.

• 8.10  Определение эквивалентного среднеквадратичного значения напряжения шумов, приведенных ко входу усилителя Системы в полной полосе пропускания

  • 8.10.1 Подключить ко входу “IN” активную нагрузку 50 Ом.

  • 8.10.2 Запустить рабочую программу, задать “Раздельный” режим работы Системы.

  • 8.10.3 Задать усиление Системы равным 70 дБ.

  • 8.10.4 В окне программы “Поверка” в группе элементов “Измерение” выбрать “Среднеквадр”.

  • 8.10.5 Записать среднеквадратичное значение шумового напряжения N_w, выраженное в количестве квантов аналого-цифрового преобразователя Системы, которое индицируется в окне группы “Амплитуда”.

  • 8.10.6 Рассчитать эквивалентное среднеквадратичное значение напряжения шумов, и_{ш вх}, приведенного ко входу усилителя Системы по формуле:

и_{ш вх} = 0,55, мкВ. '                                (4)

• 8.10.7 Система считается прошедшей операцию поверки с положительным результатом, если эквивалентное среднеквадратичное значение напряжения шумов, приведенное ко входу усилителя Системы в полной полосе пропускания не превышает 80 мкВ.

• 8.11  Определение минимального шага сканирования по осям X и Y и абсолютной погрешности измерений координат ПЭП по осям X и Y на апертуре 190 мм

  • 8.11.1 Запустить программу “Поверка”.

  • 8.11.2 Переместить каретку X сканера в положение “НОМЕ”.

  • 8.11.3 Установить на линейке сканера метку напротив прижима ПЭП.

  • 8.11.4 Задать координату X 19000 элементарных шагов, запустить операцию.

  • 8.11.5 Определить координату ПЭП вдоль линейки сканера, измерив её с помощью штангенциркуля. Проверку повторить пять раз для каретки по X и усреднить результат.

  • 8.11.6 Элементарный шаг сканера рассчитать по формуле:

S = —, мм,                              (5)

С

где L_cp - среднее арифметическое значение координаты ПЭП измеренное штангенциркулем в пункте 8.11.5, мм;

С - количество элементарных шагов, заданное в пункте 8.11.4.

• 8.11.7 Рассчитать абсолютную погрешность измерений координат ПЭП по оси X на апертуре 190 мм по формуле:

AZ, — L_cp — L_H0M, мм,                                      (6)

где L_cp - среднее арифметическое значение координаты ПЭП измеренное штангенциркулем в пункте 8.11.5, мм;

L_H0M - номинальное значение 190 мм.

• 8.11.8 Повторить измерений согласно пунктам 8.11.2-8.11.7 для каретки сканера Y.

• 8.11.9 Система считается прошедшей операцию поверки с положительным результатом, если минимальный шаг сканирования по осям X и Y не превышает 0,02 мм и абсолютная погрешность измерений координат ПЭП по осям X и Y на апертуре 190 мм составляет ± 1 мм.

• 9.1 Результаты поверки заносят в протокол поверки. Рекомендуемая форма протокола поверки приведена в приложении А к методике поверки.

• 9.2 Положительные результаты поверки оформляются свидетельством о поверке в установленной форме в соответствии с приказом Минпромторга России от 02.07.2015 №1815.

• 9.3  Отрицательные результаты поверки оформляются путем выдачи извещения о непригодности средства измерения к дальнейшей эксплуатации в установленной форме в соответствии с приказом Минпромторга России от 02.07.2015 №1815, с указанием причин непригодности.

  Разработчики:

  Начальник отдела

  испытаний и сертификации

  ФГУП «ВНИИОФИ»

  Начальник сектора МОНК отдела испытаний и сертификации

  ФГУП «ВНИИОФИ»

  Инженер сектора МОНК отдела испытаний и сертификации

  ФГУП «ВНИИОФИ»

  

  Иванов

  

  Д.С. Крайнов

  

  А.С. Крайнов

ПРОТОКОЛ первичной/периодической поверки № от «______»_______________20__года

Средство измерений: Система калибровки ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей АВГУР 5.4______________________________________________________

Серия и номер клейма предыдущей поверки:__________________________________

Заводской номер:_______________________________________________________________

Изготовленное:_________________________________________________________________

Принадлежащее:________________________________________________________

Поверено в соответствии с методикой поверки:__________________________________

При следующих значениях влияющих факторов: Температура окружающей среды

Атмосферное давление          

Относительная влажность       

С применением эталонов:_____________________________________________________

Результаты поверки:

• 1 Внешний осмотр____________________________________________________________

• 2 Опробование__________________________________________________________________

• 3 Результаты определения метрологических характеристик:

  Метрологические характеристики	Номинальная величина / погрешность	Измеренное значение

Заключение:_______________________________________________________________________

Поверитель: __________________

Рисунок Б.1

Схемы подключения Системы для проведения поверки

П0 к о

И о

tn to

1

4

• 1 - Пробник осциллографа ( комплект осциллографа TDS-220

• 2 - Переходник СР-50-95ФВ

• 3 - Кабель ВЧ

• 4 - Нагрузка 50Ом

• 5 - Кабель USB 2.0